深基坑围护结构施工技术在桥梁工程中的应用

陈 娟

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津 300161）

0 引言

桥梁作为交通体系中的重要部分，为保证其施工安全以及施工后的通行安全以及承载性，在施工过程中，需针对施工环境和地质情况[1]，选择合适的基坑施工技术，保证基坑侧壁的稳定性。深基坑围护结构作为桥梁施工中的典型施工技术，能够有效提升基坑侧壁的稳定性[2]，同时具备支档、加固等功能。但在应用过程中，深基坑围护结构施工技术对各个施工步骤的质量标准、地质情况等具有较高要求[3]，表现为3个典型特点：一是危险性，由于该支护体系属于临时结构，桥梁施工完成后需将其拆除处理[4]，在该过程中则存在一定的施工安全风险；二是区域性，桥梁建设位置的区域差异会导致其地质情况也存在较大差异，不同地质条件下的施工效果也不同[5]，在正常情况下，深基坑围护结构在软黏土或者砂类土中的应用效果较好；三是时空性，深基坑围护结构施工过程中，其深度和平面形式对于支护体系的稳定性和变形情况存在直接关联，土层会存在不同程度的蠕变[6]，其作用在支护结构上的压力，会随着时间的变化而变化。

既然深基坑围护结构能够有效提升基坑侧壁的稳定性，就应根据其特点，有效把控其应用工艺并实现其效果，大力推广。

1 工程概况

某城市特大桥属于悬索桥结构。该桥梁施工时，一端锚锭承受的主缆拉力大小为650MN，基岩深度为50m。为保证桥梁施工效果，对该施工范围的地质情况进行勘测，并依据勘测结果分析地质的抗倾、抗滑等能力后，确定使用锚旋基础的设置方式，即在岩基上设计深度为50m的基础结构。该结构需满足《地基基础设计规范》标准，围护结构的相关性能标准如表1所示。

表1 围护结构的相关性能标准

基坑部分以地下连续墙为主，并且其规格相同，墙体厚度达到1.2m，并且为保证围护结构施工的稳定性，围护尺寸确定为75m×45m，墙顶标高为1.5m，墙底标高在-40～56m之间，连续墙总数为40幅，其依据基岩分布特性确定。

连续墙施工完成后，在开挖区域内采用深井降水，采用分层开挖的方式完成，开挖顺序是由上至下。在该过程中，逐层进行浇筑钢筋混凝土施工，将其作为内支撑体系，数量为10道，钻孔灌注桩的直径为20cm，数量为10根；支撑立柱直径为60cm。

2 施工工艺选择

在进行深基坑围护结构施工时，为保证成桩连续墙体的稳定性、各个接头质量以及桩体之间的搭接效果，选择新型水泥土搅拌桩墙（SMW）法进行施工，并且选择双孔全套复搅式连接形式。SMW的施工优势如下：

（1）具有较好的围护稳固性，极大程度避免基坑侧墙发生滑坡现象，降低该施工对于周围环境、道路以及建筑物的影响；

（2）在应用过程中，为保证连续墙之间的无缝连接，相邻施工单元之间采用重叠搭接方式，降低连续墙的渗水性；

（3）在施工过程中，采用型钢内插的方式，并且水泥基土混合成墙的厚度较大，深度达到60cm以上，可满足桥梁特殊要求的深基坑支护需求；

（4）采用水泥基土混合搅拌围护结构，可有效降低土体外运量；同时，施工完成后，型钢能够回收再利用，可降低施工成本。施工效率更佳，工期较短。

3 桥梁深基坑围护结构施工内容

3.1 确定导墙形式

导墙主要采用倒向式设计，其高度为2m，导墙的中心轴线和地下连续墙的轴线之间为重叠状态，同时导墙内壁面呈现竖向式，其距离比连续墙设计厚度宽5cm。

3.2 测量放线

在导墙施工前，需先确定导墙中心线以及挖掘高度，并需充分衡量地下连续墙的施工误差，导墙轴心线则位于连续墙中心线外8cm处。

3.3 导墙沟槽开挖

基础面采用机械边坡开挖，其开挖高度为基础面下20cm，在该深度下采用人工开挖。导墙施工时采用分组施工，以模板数量和规范标准为依据，结合施工情况设定分段长度。在平面上，导墙施工的连续缝和地下连续墙的接缝之间需为交错状态，并且两者之间的距离大于3m。导墙施工时需换填其底部的软土部分，并且需避开水位波动区，同时基槽底部采用人工夯实，保证其平整性和坚固性。

3.4 导向定位型钢放置

导墙开挖至设计标准后，在沟槽两侧、与沟槽垂直方向上安装导向定位的型钢和横撑，其安装示意图如图1所示。

图1 型钢安装示意图

型钢安装完成后，在现场确定设计的钻孔位置和型钢插孔位置；定位型钢放置完成后，检查其安装的稳固性、直顺性，如果存在松动、歪斜等现象，则对其进行校正和焊接。型钢安装偏差控制标准如表2所示。

表2 型钢安装偏差控制标准

3.5 搅拌桩施工

为保证深基坑围护结构的防渗水性能，在连续的SMW桩中，主要以双孔全套复搅式连接形式完成，因此一个桩孔需保证完全重叠，该形式的示意图如图2所示。

图2 SMW桩连接形式示意图

依据图2的形式完成SMW桩连接，形成连续的搅拌桩墙体，其详细步骤如下：

（1）水泥浆液制备。按照工程设计的配合比标准，完成水泥浆液的制备，结合桥梁工程需求，选择等级为P·O42.5 的水泥，水灰比为1.8，水泥用量需在20%以上。制备完成后，需采用过滤设备对水泥浆进行处理，并存储至储浆桶中，同时对浆液进行搅拌，避免发生离析现象。

（2）搅拌下沉。结合工程的设计需求，采用三喷三搅法的方式完成SMW工法桩施工，为保证桩体施工的均匀性，需严格控制钻机的下沉和上升速度，下沉速度的控制标准在0.3～0.8m∕min 之间，上升速度控制为1m∕min 内。并且在上升和下降过程中，需保证钻机处于匀速状态；同时钻机在提升过程中需在孔内形成负压。

（3）注浆提升控制。启动注浆泵后，使浆液充满搅拌头，并依据上升速率的计算结果提升搅拌头，在提升的过程中持续注浆；以此保证浆液和地基的充分混合。当搅拌头提升至距离桩顶50cm处时，停止注浆，并再次进行搅拌和下沉，当达到桩底设计标高时，完成注浆施工，并提升钻头；当其出孔后关闭搅拌机。

（4）及时清除废弃水泥浆。搅拌桩施工时，会形成大量水泥浆并在导沟内沉积，由于水泥掺量较大，其固结速度较快，会影响桩体的施工，因此，需及时清除废弃水泥浆。

4 单桩承载力计算

4.1 计算方法

依据上述步骤完成深基坑围护结构施工后，需对其施工后的承载性能进行计算，文中以单桩承载力为主，施工后的单桩竖向承载力特征值计算公式为：

式中：

qr——桩尖处土层的极限承载力特征值；

[R0]——单桩竖向受压承载力特征值；

m0——清底系数；

ξ2——修正系数；

hik——桩体和土层的摩阻力标准值；υi——桩体穿越土层厚度；

Ap——桩底横截面积；

r——桩体内径；

fa0——抗压强度；

d——桩端埋置深度。

4.2 计算结果分析

依据上述公式计算单桩在不同大小的竖向荷载下，发生的竖向承载力特征值结果，并将该结果和标准结果进行对比，以此分析单桩承载力结果，如图3所示。

图3 单桩承载力测试结果

对图3试验结果进行分析后得出：随着竖向荷载的逐渐增加，单桩竖向承载力特征值结果均在1100kN 以上，满足相关标准，单桩最大竖向承载力特征值达到1145kN，单桩承载力较好，能够保证桥梁施工时基坑的稳定性。

5 水平位移的测试

完成深基坑围护结构施工后，在桩顶设置位移计，利用位移计获取基坑围护结构施工后的位移结果，以此分析围护结构的稳定性。

依据位移计的测试，桩顶在不同大小的竖向荷载下发生水平位移结果如图4所示。

图4 桩顶水平位移测试结果

对图4试验结果进行分析后得出：随着竖向荷载的逐渐增加，桩顶的水平位移均在5.8mm以内，满足施工标准。因此，深基坑围护结构的施工效果较好，能够保证基坑侧壁的稳定性，能极大程度地避免施工过程中地表发生沉降，降低对周围环境或者建筑物的影响。

6 结束语

桥梁施工过程中，为保证地基的稳定性和承载性，需结合地质情况进行基坑围护结构施工。本文以某桥梁工程为例，研究其深基坑围护结构施工技术，并对该技术的施工效果进行验证。结果表明：该施工技术具有较好的施工效果，能够提升基坑的稳定性和承载性，保证桥梁工程的施工质量。