劉秀章

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津　300350)

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高鐵橋梁工程基坑開挖方案比選

劉秀章

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津300350)

津秦客塘沽西跨京津塘高速公路特大橋施工過程中，淤泥質(zhì)軟土地區(qū)基坑開挖采用了鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土沉井、井點降水、深層攪拌樁等多種開挖方案的典型施工，本文對各項施工方案進(jìn)行開挖效果及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較，從中選擇合理方案作為最終基坑開挖方式。

基坑開挖；鋼板樁圍堰；鋼筋混凝土沉井；井點降水；深層攪拌樁

中鐵十八局集團(tuán)承擔(dān)的津秦客塘沽西跨京津塘高速公路特大橋某段為淤泥質(zhì)軟土區(qū)域，地質(zhì)條件復(fù)雜，上部為0.5m厚的耕植土和粉細(xì)砂，下部為2m厚細(xì)沙和5m左右的中砂。地下水位線在地表以下不到0.5m處。同時該施工段承臺施工，基坑需開挖5m深左右，但開挖過程受到征地紅線的約束，無法對基坑進(jìn)行有效的放坡開挖，于是進(jìn)行鋼板樁插打工藝開挖、鋼筋混凝土沉井施工工藝開挖、井點降水工藝開挖、深層攪拌樁工藝開挖等典型施工方案的比較，從中選擇合理的鋼板樁圍護(hù)開挖方案。

1　工程概況

施工區(qū)域概況見圖1，該施工段內(nèi)處于軟土區(qū)域，承臺尺寸如圖所示，共3種類型?；有栝_挖至5m深處(地層情況見圖2)。施工承臺中1087#、1104#、1111#-1116#采用鋼板樁支護(hù)， 1100#承臺采用鋼筋混凝土沉井支護(hù)，1076#承臺采用井點降水開挖，924#承臺采用深層攪拌樁支護(hù)。

圖1 承臺、便道相對位置示意圖(單位:mm)

圖2 承臺施工地層斷面圖

2　承臺開挖方案

(1)鋼板樁插打工藝開挖方案

鋼板樁采用拉森Ⅳ型，角樁采用雙片鋼板樁拼接而成，鋼板樁圍堰外形尺寸是根據(jù)承臺的水平幾何尺寸，各邊再加上不小于1.0m的操作寬度，高度依據(jù)水深，并考慮0.5m的超高和入土深度不小于0.5m來確定其幾何尺寸。每個承臺所需鋼板樁數(shù)量約120片，每個承臺的使用周期為15天。經(jīng)該方案的典型施工，鋼板樁圍堰可達(dá)到止砂阻水效果，保證在紅線內(nèi)形成基坑，進(jìn)行承臺施工并保證便道安全。此方案施工圖如圖3～圖6所示。

當(dāng)承臺施工完成后，由于承臺埋深較深，拔除鋼板樁后上部基坑邊緣塌陷至征地邊緣線外，仍然影響到了便道及未征地的農(nóng)田。因此在拔除鋼板樁之后必須再砌筑擋土墻進(jìn)行防護(hù)。

圖3 鋼板樁圍堰施工斷面圖

圖4 拔除鋼板樁圍堰后承臺斷面圖

圖5 鋼板樁圍堰開挖工藝

圖6 鋼板樁開挖后基坑邊緣塌陷情況

(2)鋼筋混凝土沉井施工方案

采用鋼筋混凝土沉井施工工藝進(jìn)行典型施工，也可達(dá)到止砂阻水效果，保證在紅線內(nèi)形成基坑，保證承臺施工和便道安全[1]。鋼筋混凝土沉井采用C40混凝土，壁厚0.4m，縱向鋼筋為Φ16、橫向鋼筋為Φ8，間距為0.15m，設(shè)內(nèi)外兩層護(hù)面筋；沉井幾何尺寸較承臺每邊大10cm，分上下兩節(jié)，上節(jié)3m高、下節(jié)2m高。1100#承臺沉井所用C40混凝土69.6m3，鋼筋7.2t。

由于各方面因素，沉井施工無法形成生產(chǎn)流水線，造成沉井施工工期較長，每個沉井的施工工期約30天，將影響總體施工進(jìn)度。該方案施工圖如圖7～8所示。

圖7 鋼筋混凝土沉井施工斷面圖

圖8 開挖前的鋼筋混凝土沉井

(3)井點降水方案

該承臺降水井，受征地紅線和施工便道的限制，只能在大里程和小里程兩個方向布置，每側(cè)均勻布置四個。其中降水井的深度為12m，直徑為50cm。

井點降水從開始打井到承臺完成總工期為16天。由于施工周期較長，且需要從八個降水井同時抽水，排水量大，滲透水的外運工作十分困難，影響施工進(jìn)度。井點布置圖如圖9～10所示。

圖10為井點降水過程中基坑塌陷情況，個別位置的降水機(jī)井均已外露。在抽水過程中，基坑仍不斷塌陷，需要做相應(yīng)的圍護(hù)措施。不但增大了投入，而且施工效率也很低。

(3)深層攪拌樁工藝開挖

以924#承臺作為典型施工，深層攪拌樁施工按樁徑0.5m，間距0.4m，樁體間相互搭接0.1m(具體見深層攪拌樁相對位置示意圖)，以增強整體性和防滲性。樁底深入基坑底面下2 m以上，基坑每側(cè)打一排樁。按在承臺邊線外擴(kuò)1.5 m布樁，根據(jù)實際的施工情況，一個10.6×7.2×2.5m的承臺四周布設(shè)深層攪拌樁115根，約520m，全部鉆孔需要48小時，深層攪拌樁施工完畢經(jīng)過七天養(yǎng)護(hù)后，即可開挖基坑，不須放坡。該方案布置圖如圖11～12所示。

圖9 井點降水布置圖

圖10 井點降水過程中基坑塌陷情況

圖11 深層攪拌樁相對位置示意圖

圖12 深層攪拌樁樁位布置示意圖

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)、地下水位的具體情況，實際施工的深層攪拌樁存在底部樁身咬合不完整、特別是地下水位線以下部分樁徑無法保證、樁位控制不嚴(yán)等問題，導(dǎo)致止水效果不理想，粉質(zhì)細(xì)砂由樁基縫隙中流出[2]。

深層攪拌樁施工在基坑開挖之后要及時進(jìn)行堵漏，采用速凝水泥砂漿對攪拌樁樁縫進(jìn)行及時填補，同時做好首尾樁接縫處的處理。由于受到機(jī)械設(shè)備施工的影響，施工過程中有可能會由于荷載過大造成攪拌樁突然斷裂發(fā)生基坑坍塌，因此采用攪拌樁施工必須加設(shè)支撐以防止發(fā)生脆性破壞[3]。

3　經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

從以上4種技術(shù)方案進(jìn)行比較中可以得到，采用鋼板樁圍護(hù)進(jìn)行基坑開挖和鋼筋混凝土沉井開挖是四種方案中效果較好的方法。因此對這兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，以選擇合適的開挖方式。

(1)鋼板樁方案

鋼板樁采用租賃的形式，鋼板樁每天的租金：10元/片，租賃周期為5個月，鋼板樁的運輸費用：400元/片，鋼板樁的打設(shè)費用：548元/片。每個承臺所需鋼板樁數(shù)量：120片。每個承臺的使用周期為15天，鋼板樁循環(huán)利用約10次。

每個承臺的鋼板樁造價：10元/片×120片×15天+548元/片×120片+400元/片×120片/10次=88560元

(2)鋼筋混凝土沉井方案

單個沉井主體：69.6m3×402.5元/m3+7.2t×3697.66元/t=54637元

考慮全部下沉到位用時約一個月，機(jī)械、人工配合開挖、局部糾偏等不確定因素，費用約為6萬以上。

4　方案選擇

采用混凝土沉井進(jìn)行基坑開挖可有效防止基坑塌陷，避免了由于基坑塌陷而侵入農(nóng)田造成不必要的糾紛和損失，在工期允許的情況下，采用該方法是最為有效的。但由于本工程工期緊張，采用混凝土沉井施工技術(shù)勢必影響到整體進(jìn)度，因此決定采用鋼板樁圍堰支護(hù)，承臺施工完成拔除鋼板樁后砌筑擋土墻以防止基坑的塌陷。

5　總　結(jié)

通過對各項基坑開挖方案進(jìn)行比較，選擇滿足施工要求、施工進(jìn)度以及經(jīng)濟(jì)合理的方案實施。通過以上各方案的實施比較，總結(jié)各開挖方案的優(yōu)缺點，對今后類似工程施工具有一定的參考意義。

[1]王慶中. 侵入既有行車道的承臺基坑回填方案優(yōu)化研究[J]. 建筑施工，2015(01):47-48.

[2]仇正中,吳啟和,牛照. 港珠澳大橋埋置式承臺基坑沖淤試驗研究[J]. 中國港灣建設(shè)，2013(01):34-36.

[3]曾毅. 錨噴豎井在橋墩承臺基坑中的應(yīng)用[J]. 建筑施工，2012(12):12-14.

Comparison and Selection of Foundation Pit Excavation Schemes for High-Speed Rail Bridge

LIU Xiu-zhang

(China Railway 18thBureau Group Fourth Engineering CO., Ltd, Tianjin 300350, China)

In the process of constructing grand bridge from Tanggu across Beijing-Tianjin-Tangshan highway, various excavation schemes of foundation pit are adopted in soft soil area, such as steel sheet pile earth cofferdam, reinforced concrete sunk well, and well-point dewatering and deep mixing pile. The rational scheme is chosen as the final way by comparing the effect and economic indicator of all schemes.

foundation pit excavation; steel sheet pile earth cofferdam; reinforced concrete sunk well; well-point dewatering; deep mixing pile

2016-06-15

劉秀章(1975-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，大學(xué)，主要從事鐵道、土木工程施工與管理工作。

TU94+

B

1673-0496(2016)03-0012-04

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.03.004