楊祥容

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

海相淤泥質(zhì)土+粉細(xì)砂土中明挖結(jié)構(gòu)方案探討

楊祥容

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

文章通過(guò)對(duì)設(shè)置在極差地質(zhì)（海相淤泥質(zhì)土+粉細(xì)砂土）環(huán)境中的明挖結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及水下基坑開(kāi)挖方案的探討，為同類(lèi)工程的設(shè)計(jì)、施工提供參考借鑒。

明挖結(jié)構(gòu)；基坑；混凝土；鋼板樁；鋼管撐

1 工程概況

某沿海鐵路于DK5+250下穿高速公路。段內(nèi)屬?zèng)_積平原區(qū)，地形平坦。下穿段以淺埋隧道形式穿過(guò)高速路，隧道及進(jìn)出口段采用明挖施工，基坑最大開(kāi)挖深度15.0m，開(kāi)挖寬度10.0m。

2 地質(zhì)概況

段內(nèi)地表覆蓋厚層海相淤泥質(zhì)黏土，流塑～軟塑狀，厚10～15m左右，力學(xué)指標(biāo)極低，其中0～5m范圍內(nèi)呈流塑狀，5～15m范圍內(nèi)呈軟塑狀。淤泥質(zhì)粘土下分布粉細(xì)砂，一般厚7～10m，局部較厚；粉細(xì)砂下部分布含礫中粗砂，埋深20m～22m，厚度大于40m。段內(nèi)百年洪水位標(biāo)高高于地面0.5m，地下水位埋深0.5～1.0m。

3 設(shè)計(jì)、施工方案

3.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下穿地段，線(xiàn)路縱坡為一凹形曲線(xiàn)，隧道位于凹形縱坡底部，排水困難，在隧道洞口設(shè)置泵房進(jìn)行強(qiáng)排。隧道采用封閉的框架結(jié)構(gòu)，隧道進(jìn)出口采用U型槽。為滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)抗浮和地基承載力要求，U型槽、隧道底板均設(shè)置鋼筋混凝土灌注樁。

3.2 基坑開(kāi)挖及圍護(hù)方案

段內(nèi)地表覆蓋10～15m流塑～軟塑狀海相淤泥質(zhì)黏土，地基承載力極低，常規(guī)施工機(jī)械難以進(jìn)入施工場(chǎng)地直接開(kāi)挖；另一方面，地下水發(fā)育且埋深淺，坑底附近又分布有極易發(fā)生管涌的粉細(xì)砂土，故本段基坑工程不宜采用降水開(kāi)挖方案，初步擬定基坑采用水下開(kāi)挖方案?；拥撞坎捎盟鹿嘧30混凝土封底。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼板樁+鋼支撐。在基坑內(nèi)，每間隔20～30m設(shè)置一排橫向鋼板樁，將基坑分成若干段，以便分段施工?？拥追獾谆炷涟搴穸刃铦M(mǎn)足坑內(nèi)水抽干，U型槽和隧道底板未開(kāi)始施工時(shí)結(jié)構(gòu)抗浮要求，并保證混凝土板在此種工況下，具有足夠的抗彎、抗剪承載力，厚度一般不得小于1.0m，如圖1所示。

圖1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)大樣

4 水下基坑開(kāi)挖方案存在的主要問(wèn)題

水下基坑開(kāi)挖方案主要存在如下問(wèn)題：①水下灌注施工必須保證鉆孔灌注樁施工質(zhì)量；②如何進(jìn)行水下基坑開(kāi)挖；③水下封底混凝土施工。

5 解決方案

5.1 水下灌注施工保證鉆孔灌注樁施工質(zhì)量

鉆孔灌注樁成孔困難，施工可采用全套筒跟管施工。鉆孔時(shí)，應(yīng)先下鋼套管，然后鉆進(jìn)，鋼套管刃腳宜伸入抓土面下1.0～1.5m；為防止粉細(xì)砂管涌，還應(yīng)隨時(shí)向套管中補(bǔ)水?；炷凉嘧⒌倪^(guò)程中，注漿套管刃腳應(yīng)低于混凝土面，一般為1.5～5.0m，其值需根據(jù)混凝土的初凝時(shí)間決定。有水鉆孔及鉆孔樁內(nèi)水下混凝土的灌注技術(shù)在我國(guó)已比較成熟，具體施工時(shí)可參照《鐵路橋涵施工規(guī)范》等規(guī)范、規(guī)定進(jìn)行。

5.2 進(jìn)行水下基坑開(kāi)挖

基坑深度、寬度較大，常規(guī)挖掘機(jī)開(kāi)挖困難?？刹捎瞄L(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖。我國(guó)長(zhǎng)懸臂挖掘機(jī)臂長(zhǎng)可達(dá)26.5m，最大挖深可達(dá)18.0m，最大外伸挖掘范圍可達(dá)25.0m，如圖2所示。

圖2 長(zhǎng)懸臂挖掘機(jī)

5.3 水下封底混凝土施工

大面積水下混凝土封底施工易出現(xiàn)堵管、勻質(zhì)性不良、頂面高低不平等問(wèn)題。根據(jù)基坑水下封底混凝土的施工工藝和技術(shù)要求，水下封底混凝土可采用自密實(shí)混凝土（即具有高流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性、澆筑時(shí)無(wú)需外力振搗，能夠在自重作用下流動(dòng)并充滿(mǎn)模板空間的混凝土）[1]；為降低工程造價(jià)，也可采用利用大摻量粉煤灰和高效減水劑相結(jié)合的雙摻技術(shù)，設(shè)計(jì)和配制出的接近自密實(shí)的大流態(tài)水下混凝土[2]。水下混凝土封底施工技術(shù)，現(xiàn)在目前使用最廣泛的是垂直導(dǎo)管法。

垂直導(dǎo)管法工藝原理[3]：在鋼圍堰內(nèi)垂直放入內(nèi)徑為0.2～0.3m的鋼制導(dǎo)管，管頂部接有一定容量的漏斗。初灌注時(shí)導(dǎo)管中的混凝土前面放置一個(gè)軟球，當(dāng)迅速不斷地向漏斗灌入混凝土?xí)r，導(dǎo)管內(nèi)置軟球、空氣和水均受混凝土重力擠壓從管內(nèi)排出，瞬間混凝土在管底周?chē)阎梢粓A錐體。將導(dǎo)管下端埋入混凝土堆內(nèi)至少1m以上，使水不能流入管內(nèi)，將以后再灌注的混凝土在無(wú)水的導(dǎo)管內(nèi)源源不斷地灌入混凝土堆內(nèi)。水下混凝土靠自身流動(dòng)性將軟球頂出后向四周攤開(kāi)，混凝土隨灌隨向周?chē)鷶D動(dòng)、攤開(kāi)及升高，在導(dǎo)管的下腳端形成了自流平混凝土。混凝土導(dǎo)管數(shù)量及在鋼圍堰內(nèi)平面上的布置，應(yīng)使各導(dǎo)管有效灌注半徑互相搭接，并覆蓋全部基坑底部。一般為3～5m，流動(dòng)坡度不應(yīng)陡于1:5。由于混凝土量有限，各導(dǎo)管不可能同時(shí)灌注時(shí)，可分項(xiàng)逐根灌注?？傮w灌注順序采用:由低處向高處，先四周，后中間的原則。

6 建議

本工程屬地質(zhì)條件極差的深、大基坑，雖可用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行水下開(kāi)挖，但開(kāi)挖進(jìn)度較為緩慢，施工周期長(zhǎng)；水下大面積封底混凝土施工技術(shù)難度大，技術(shù)要求高、工程造價(jià)高。該方案僅適用于有特殊地質(zhì)、特殊建筑物控制地段，原則上，宜采用高架方案通過(guò)。

[1]自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].JGJ/T283-2012.

[2]洪斌.大流態(tài)水下混凝土在泰州大橋超大沉井封底施工中的應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用雜志,2009,(4):41-44.

[3]張明.圍堰水下混凝土封底施工技術(shù)[J].山東交通科技,2012,(2):20-24.

TV551.4+2

A

2096-2789（2016）11-0176-01