浅谈陆上锚碇深基坑施工技术

2017-06-26过佳鑫

城市道桥与防洪 2017年6期

关键词：履带吊成槽内衬

过佳鑫

（中铁大桥局第二工程有限公司，江苏南京，210015）

浅谈陆上锚碇深基坑施工技术

过佳鑫

（中铁大桥局第二工程有限公司，江苏南京，210015）

以铁路连云港至镇江线五峰山长江大桥南锚碇基坑为研究对象，依次论述了基坑支护、基坑开挖两个施工阶段。基坑支护阶段主要是针对工程实际情况，对地下连续墙施工方案进行比选；基坑开挖阶段主要是结合信息化施工对整个开挖过程进行监控来满足各种施工技术要求。

锚碇；地下连续墙；深基坑；开挖；内衬；施工

0 引言

深基坑工程是个综合性的岩土工程难题，既涉及强度和稳定问题，又包含变形问题，同时还涉及到土与支护结构的共同作用。深基坑支护设计和施工方案的选择，必须通过大量的工程实践信息来检验、修正，以提高深基坑工程的安全性。本文以铁路连云港至镇江线五峰山长江大桥南锚碇基坑为例，探讨了支护和开挖的关键工序和措施。

1 工程概况

五峰山大桥南锚碇基础采用直径为87 m的现浇扩大基础形式，基础底面成台阶形布置，高程为-31.00～-15.00 m，基顶高程为+6.000 m。基底持力层为微风化凝灰岩。锚碇基础采用外径90 m，壁厚1.5 m的圆形地下连续墙加环形钢筋混凝土内衬作为基坑开挖的支护结构。为防止地下连续墙底脚发生渗流及踢脚破坏，有利于增加基坑的抗隆起稳定性，地下连续墙嵌入基底2 m[1]。图1为锚碇结构图。

该工程锚碇基础范围内地势复杂，弱风化凝灰岩岩面起伏较大。扩大基础范围内岩面高差约30.3 m，整体趋势为下游侧较高，上游侧较低。圆形地连墙直径大、厚度厚，深度深，入岩深度深，岩体强度高，总体规模大。地连墙入岩深度深，施工区域在开挖地连墙时，主要穿过覆盖层到基岩。最深的40 m槽段，覆盖层黏土层厚度26.4 m，岩层13.6 m。最浅的24 m深槽段覆盖层厚3 m，岩层21 m。实际上最浅的24 m深槽段岩石从+6.0 m已经出露，地连墙需切入岩层23 m。

图1 锚碇结构图（单位：cm）

2 地下连续墙施工

2.1 方案比选

镇江侧南锚碇地连墙施工，根据现场实际情况，比选两种方案，即人工挖孔成槽方案和铣槽机成槽方案。

对于两种方案，人工挖空成槽在工期较短、成本较低、质量便于控制、资源组织方面较为便捷、干挖工艺也利于环保等方面均存在优势。但是人工成槽主要是在有限空间作业，槽段较深，涉及安全的危险源相对较多，主要是透水、坍塌、高处坠物、机械故障、临时用电、有害气体等方面，加上现场人员多，素质参差不齐，现场安全管理难度大，且进入岩层后需频繁进行爆破作业，在安全及工期方面存在较大风险。铣槽机成槽主要是用机械替代人工，减少了人工的投入，相对减少了危险源，安全管理难度减少很多，存在的危险源主要是机械故障、临时用电、塌孔埋钻、机械翻倒等方面。因此，经过综合比选后拟采用铣槽机成槽方案。

2.2 成槽

先进行导墙施工，完成导墙后采用液压铣槽机进行成槽施工，将地下连续墙划分为Ⅰ、Ⅱ期槽段[2]。根据铣槽机的型号，Ⅰ期槽段采用三铣成槽，边槽长2.8 m，中间槽段长0.8 m，槽段共长6.4 m；Ⅱ期槽段长2.8 m，一铣成槽。槽段连接采用铣接法（见图2），即在两个Ⅰ期槽中间进行Ⅱ期槽成槽施工时，铣掉Ⅰ期槽端头的部分混凝土形成锯齿形搭接，Ⅰ、Ⅱ期槽孔在地连墙轴线上的搭接长度为26 c m。通过铣接法确保地连墙防渗问题满足要求。

图2 “铣接法”接头施工示意图

2.3 钢筋笼制安

采用铣槽机进行成槽施工，另一个难点在于Ⅰ期槽段钢筋笼安装。该工程钢筋笼最大重量62.5 t，最大长度42.885 m，在胎架上不分节整体加工成型。钢筋笼安装采用一次走行安装到位，配备1台250 t履带吊和1台130 t履带吊，250 t履带吊车为主吊，130 t履带吊为空中翻转之用。水平运输时，采用250 t履带吊作为主吊，130 t履带吊作为副吊，由两台履带吊共同将分节钢筋笼水平起吊。在钢筋笼下设前采用超声波测壁仪对槽形进行加密测试，分析槽形，确保槽形满足要求后方可钢筋笼下设，避免钢筋笼出现无法下设或刮槽现象。在钢筋笼下设时，对准槽段中心轴线，吊直扶稳，缓缓下沉，避免碰撞孔壁[2]。图3为钢筋笼吊装示意图。

图3 钢筋笼吊装示意图

2.4 混凝土浇筑

地下连续墙混凝土施工采用导管法进行水下灌注。根据该工程实际情况，导管直径为245mm，Ⅰ期槽布置两根导管，Ⅱ期槽布置一根导管。各导管均匀进料，混凝土面高差不大于0.5 m，导管埋深不得小于2 m，不宜超过6 m。混凝土严格遵照设计配合比执行，保证混凝土质量。

地连墙混凝土浇注达到设计强度后，采用超声波进行逐槽检测，检查地连墙墙体混凝土的完整性，并通过声波判断墙体接缝是否存在大的缺陷[3]。

2.5 地下连续墙质量控制措施

2.5.1 地连墙槽壁稳定性保障措施

采用优质泥浆材料制备泥浆，使泥浆具有良好物理、化学稳定性。在成槽施工过程中，定时检测泥浆的各项性能指标。在成槽施工中如果泥浆比重超标或者含砂率超过7%时要使用泥浆分离器对泥浆进行调整。

2.5.2 槽壁垂直度控制措施

成槽过程中，每一抓结束后，采用超声波侧壁仪对槽壁进行检测，发现垂直度超过设计要求以后立即停止下挖，纠偏结束垂直度满足设计要求后，方可再次进行下挖。

2.5.3 地下连续墙刷壁质量的控制措施

刷壁拟采用旋挖钻配刷壁器，旋挖钻钻杆刚性较大，可避免刷壁器无法密贴接头的缺陷。钢筋笼安装完成后回填土采用编织袋装土回填，可以减少回填土直接附着在接头上。刷壁过程中，必须严密观注刷壁器上的泥土附着情况，直至无泥为止。

3 基坑开挖施工

3.1 土石方开挖

基坑开挖主要分为基坑取土及内衬施工两部分，采取分层开挖，开挖一层施工一层内衬，待已浇筑内衬达到规定强度后再继续开挖下一层，分12层进行开挖。基坑开挖过程中，建立详细的施工监控系统，对地连墙、内衬的应力和变形进行监控，及时反馈信息，以便采取措施，确保基坑开挖安全。

基坑直径87 m，最大开挖深度38 m，采用厚1.5 m圆形地连墙做为围护结构，开挖总方量约19万m3。基坑土方采用超前开挖法，预留施工环道，施工本层内衬期间，超前取下一层土方，开挖土方边坡为1∶1，即先结合内衬的施工对称分区开挖，形成流水作业，如此循环直至基底。基坑从上到下按阶梯形开挖。开挖土石方由吊机吊出。内衬底部石方采用超前爆破的方式进行施工，局部未被爆破的石方采用破碎锤进行施工。每层土方在内衬部位开挖到底时预留10～20 c m采用人工开挖整平，以便浇筑内衬垫层混凝土，避免出现找平现象。

3.2 岩层施工

岩层采用爆破开挖，爆破由专业爆破公司负责进行施工。施工前制定详细的爆破方案，完善评审手续，并经当地公安部门批准后实施。爆破的总体原则是：采用控制爆破，多炮眼、少装药，采取预裂爆破形成隔离圈，采用微差爆破控制振动烈度，确保不飞石，不破坏周边需要保护的结构。锚碇基础落于微风化凝灰质砂岩上，在爆破时注意保护基岩不损坏，主要是控制爆破的烈度，计算爆破破坏圈大小，确定炮眼深度，确保基底在最小抵抗线以下20 c m，最后用破碎锤将基底标高修整到设计标高。

3.3 机械进出坑及人员通道

基坑内的施工机械设备进、出坑采用150 t履带吊配专用吊具吊运。在基坑两侧沿桥梁中心线布置人行爬梯。爬梯采用“之”字型结构，爬梯通过预埋件固定在内衬壁上。

3.4 内衬施工

圆形地连墙自帽梁以下设置不等厚的钢筋混凝土环形内衬，内衬内侧为地连墙护壁，施工内衬前采用小型炮机进行凿除面层松散混凝土，凿除时注意加强对预埋接驳器进行保护。

内衬与地连墙钢筋采用预埋在墙体内的接驳器连接，内衬上、下段间竖向钢筋连接采用直螺纹套筒机械接头，环向钢筋采用搭接并按设计及规范要求将接头错开布置。内衬钢筋安装时，注意安装与基础连接钢筋的接驳器，并做好防护。

内衬混凝土配制时必须缓凝、早强。要求初凝前混凝土须浇筑完毕，同时为保证施工进度，混凝土必须早强，3 d内须达80%设计强度。内衬属大体积混凝土，在配合比设计时还需满足大体积混凝土温控要求，严格控制入模温度、养护温度、拆模时机等参数，防止出现温度裂纹[3]。图4为内衬施工工艺流程图。