復(fù)雜條件下的承臺(tái)深基坑開挖支護(hù)方案

 

　　河北省曹妃甸地處唐山南部的渤海灣西岸，位于天津港和京唐港之間，北距唐山市70km，距北京市230km，東距京唐港61km，西距天津120km。曹妃甸工業(yè)區(qū)一號(hào)路跨納潮河大橋工程位于連接陸域與島嶼工業(yè)區(qū)的一號(hào)路上。 

 

　　大橋北起一號(hào)路K3+300，南至K5+000，由橋梁和引線工程組成，工程范圍全長(zhǎng)1700m，其中橋梁長(zhǎng)1297m，引線路基403m，主橋?yàn)椴糠中崩瓨?跨徑80+128+80)m，引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋面總寬度38.5m，批復(fù)概算投資4.3億元人民幣。 

 

　　納潮河大橋橋址所處的一號(hào)路是在沿海灘涂上建成的一條交通要道，由拋填大片石形成路基，在其上施作路面，形成的道路結(jié)構(gòu)總厚度達(dá)7.2～8.0m。因規(guī)劃納潮河，需在已運(yùn)營(yíng)的道路上修建跨納潮河大橋，大橋完工后，將現(xiàn)有道路挖除，并深挖形成一條寬1000m,深15m的納潮河。 

 

　　考慮到大橋所受到的冰壓力較大，位于規(guī)劃納潮河河床中的6#～29#墩的群樁承臺(tái)基坑深度達(dá)8.4～11.3m，基坑開挖需穿越上部松散的人工拋填大片石層和下部粉細(xì)砂層,橋址處兩側(cè)臨海，左側(cè)緊靠正在運(yùn)營(yíng)的鐵路線，因此同時(shí)具有以下不利因素： 

 

　　1.開挖深度大. 

　　2.變形控制要求高. 

　　3.基坑斷面尺寸大. 

　　4.止水困難. 

　　5.易產(chǎn)生流砂、涌砂. 

　　6.水頭差大. 

　　7.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)需拆除. 

　　8.支護(hù)結(jié)構(gòu)施工困難. 

 

　　針對(duì)以上特點(diǎn)，參與本項(xiàng)目建設(shè)的代建、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工各方在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查、試驗(yàn)、分析的基礎(chǔ)上，本著可行、安全和經(jīng)濟(jì)的原則，經(jīng)過(guò)多次研究、討論，形成以沖擊成孔、鋼管樁支護(hù)、高壓旋噴樁止水、水下混凝土封底、型鋼支撐加固為主體的鋼性支撐、垂直開挖方案，在對(duì)強(qiáng)度、鋼度等主要控制指標(biāo)驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)專家審查論證，得以實(shí)施。 

 

 

　　（一）現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)照片 

　�。ǘ�）現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì) 

　　地層依次為：表層0～1.5m路面結(jié)構(gòu)層，1.5～8.0m人工拋填大片石路基層；以下為粉細(xì)砂層與亞粘土交替分布。 

 

 

　�。ㄒ唬┗�坑支護(hù)確定原則 

 

　　1、以詳勘地質(zhì)資料為依據(jù)，制定符合施工現(xiàn)場(chǎng)的支護(hù)體系。 

　　2、支護(hù)結(jié)構(gòu)要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全和鐵路運(yùn)營(yíng)安全。 

　　3、支護(hù)體系能有效解決地下水問題及流砂、涌砂問題。 

　　4、支護(hù)方案不僅要考慮基坑施工方便，還應(yīng)盡量減少對(duì)上部梁體施工的影響。 

　　5、支護(hù)方案應(yīng)易于拆除、盡量增加周轉(zhuǎn)利用次數(shù)，并力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、易行。 

 

　�。ǘ�）基坑支護(hù)方案選擇（以開挖深度最大的主橋墩為例）

 

　　17#、18#主橋墩承臺(tái)：基坑最大開挖深度11.3m，左側(cè)承臺(tái)邊緣至鐵路線路基坡腳最小距離3.5m，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)平面尺寸達(dá)30.2×30.2m。 

 

　　基坑開挖支護(hù)方案確定為：內(nèi)層以φ0.8m鋼管樁作支護(hù)結(jié)構(gòu)；外層以φ0.5m高壓旋噴樁作止水帷幕；水下混凝土封底即起底支撐，又兼有基底止水防止涌砂作用；內(nèi)設(shè)中、上二道型鋼支撐加固，鋼管樁內(nèi)側(cè)圍檁采用500×300mmH型鋼，內(nèi)支撐采用φ400×16mm的Q235A鋼管，角支撐采用2[40b的Q235A槽鋼，豎向立柱支撐采用φ200×10mm的Q235A鋼管。鋼管樁安裝就位后，內(nèi)填沙土并水夯密實(shí)。由于地下片塊石層的存在，鋼管樁及旋噴樁的實(shí)施需做引孔，鋼管樁孔上部采用沖擊鉆成孔，沖孔深度12米；高壓旋噴樁上部采用φ100mm地質(zhì)鉆成孔，鉆孔深度8米。 

 

　　（三）基坑施工步驟 

 

　　基坑土方開挖按“先支撐后開挖，分層支撐分層開挖”的原則進(jìn)行，基坑開挖步驟如下： 

 

　　1.在基坑范圍內(nèi)，清除路面結(jié)構(gòu)層和部分人工填土層。 

　　2.基坑周圍沖擊鉆機(jī)成孔，穿透人工填筑片塊石層，無(wú)影響插管的片塊石后，終止鉆孔，插打鋼管樁。 

　　3.沿鋼管樁周邊先地質(zhì)鉆引孔后施工高壓旋噴樁。 

　　4.自上而下清除基坑土石，逐層設(shè)置水平橫撐及角支撐。 

　　5.封底混凝土施工。 

　　6.基坑抽水排於。 

　　7.承臺(tái)施工。 

　　8.基坑回填，逐層拆除水平橫撐及角支撐。 

　　9.拔除鋼管樁。 

　　10.清理場(chǎng)地。 

 

　�。ㄋ模┲ёo(hù)方案優(yōu)缺點(diǎn) 

 

　　1、鋼管樁支護(hù)優(yōu)點(diǎn) 

 

　　1)、具有足夠的強(qiáng)度、剛度，能確�；�坑施工和鐵路線運(yùn)營(yíng)安全。 

　　2)、施工簡(jiǎn)單、方便、迅速，縮短基坑施工工期。 

　　3)、能重復(fù)利用，有效降低施工成本。 

　　4)、后期可根據(jù)施工進(jìn)度安排，逐步拔出鋼管，對(duì)納潮河河道開挖無(wú)影響。 

　　5）、鋼管樁支護(hù)剛度較大，基坑較深時(shí)可采用較少支撐。 

 

　　2、鋼管樁支護(hù)缺點(diǎn) 

 

　　1）、相對(duì)于鋼板樁支護(hù)，鋼管樁支護(hù)須設(shè)置旋噴樁止水帷幕，以解決地下水問題。 

　　2）、受地質(zhì)條件影響，須先行沖擊成孔穿透上部片塊石層后方能打樁，成本較高。 

 

 

　　（一）支護(hù)樁水平位移監(jiān)測(cè) 

 

　　基坑水平位移觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在基坑頂橫梁上，每邊設(shè)置2個(gè)測(cè)點(diǎn)。水平位移觀測(cè)點(diǎn)在布設(shè)初始建立初讀數(shù)，在基坑開挖當(dāng)日起實(shí)施監(jiān)測(cè)，每天監(jiān)測(cè)2次，并建立觀測(cè)記錄。 

 

　�。ǘ�）周圍建筑、環(huán)境監(jiān)測(cè) 

 

　　1、坑外地表水平位移和地表沉降觀測(cè) 

 

　　在承臺(tái)基坑四周距基坑1-2米處各布置一個(gè)沉降、位移觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)頂部刻“+”字標(biāo)志，并埋設(shè)穿入路基面，測(cè)點(diǎn)須做好保護(hù)，避免外力產(chǎn)生人為沉降�？油馑�平位移和地表沉降觀測(cè)點(diǎn)在布設(shè)初始建立初讀數(shù)，在基坑開挖當(dāng)日起實(shí)施監(jiān)測(cè)，每天監(jiān)測(cè)2次，并建立觀測(cè)記錄。

 

　　2、鐵路線沉降、位移觀測(cè) 

 

　　承臺(tái)基坑開挖緊靠鐵路線，基坑開挖勢(shì)必會(huì)對(duì)鐵路線造成影響。承臺(tái)開挖前，在鐵路線路基坡腳處設(shè)置3個(gè)位移、沉降觀測(cè)點(diǎn)。 

 

　�。ㄈ�）測(cè)量?jī)x器及方法 

 

　　水平位移測(cè)量選用精度2″級(jí)的全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)；沉降觀測(cè)采用水準(zhǔn)測(cè)量精密水準(zhǔn)儀，按二等水準(zhǔn)要求進(jìn)行測(cè)量。 

 

　　所有觀測(cè)點(diǎn)均在基坑開挖前設(shè)置，并記錄初讀數(shù)。進(jìn)行監(jiān)測(cè)的控制點(diǎn)必須經(jīng)常進(jìn)行復(fù)核。 

 

　　（四）監(jiān)控預(yù)警指標(biāo) 

 

　　1、支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移已接近或超過(guò)設(shè)計(jì)值，或水平位移速率已連續(xù)三日大于3mm/d。 

 

　　2、周圍不均勻沉降已大于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的允許值。 

 

 

　　1、施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)各崗位管理人員必須在現(xiàn)場(chǎng)，尤其是安全員隨時(shí)巡視，做好一切應(yīng)急措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，避免事故的發(fā)生。 

 

　　2、基坑開挖后在距離基坑邊0.6m周圍用φ50鋼管設(shè)置防護(hù)欄桿，立桿間距3m，高出自然地坪1.20m，埋深0.80m，在立桿的上、下端及中間位置各加一道水平桿，外面用密目網(wǎng)封閉，且用警示牌示警，夜間做好安全值班工作。 

 

　　3、開挖中，出現(xiàn)基坑頂部地面裂縫、坑壁坍塌或涌水、涌沙時(shí)，必須立即停止施工，人員撤離危險(xiǎn)區(qū)，待采取措施確認(rèn)安全后，方可恢復(fù)施工。 

 

　　4、基坑開挖與支撐、支護(hù)交叉進(jìn)行時(shí)，嚴(yán)禁開挖作業(yè)碰撞、破壞基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)。 

 

　　5、使用挖掘機(jī)的施工現(xiàn)場(chǎng)附近有電力架空線時(shí)，應(yīng)設(shè)專人監(jiān)護(hù)。 

 

　　6、在基坑外堆土?xí)r，堆土應(yīng)距基坑邊緣1m以外，堆土高度不得超過(guò)1.5m。 

 

　　7、人工清基應(yīng)在挖掘機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，且挖掘機(jī)指揮人員同意后進(jìn)行，嚴(yán)禁在機(jī)械回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)作業(yè)。 

 

　　8、基坑內(nèi)應(yīng)設(shè)安全梯或土坡道等攀登設(shè)施。 

 

　　9、高壓旋噴樁施工時(shí)，預(yù)埋注漿鋼花管，止水失效時(shí)及時(shí)注漿止水。