段 久 波

(中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中 030600)

1 概述

新建太焦鐵路晉中特大橋405號(hào)～406號(hào)墩鄰近既有太中銀鐵路及西南環(huán)線兩條既有運(yùn)營(yíng)繁忙重載鐵路，橋墩為轉(zhuǎn)體連續(xù)梁主墩，承臺(tái)采用雙層承臺(tái)，其中405號(hào)主墩承臺(tái)埋深7.7 m，距離既有鐵路墩身5.66 m；406號(hào)主墩承臺(tái)埋深8 m，距離既有鐵路墩身5.47 m，由于橋梁施工中承臺(tái)距離既有鐵路位置較近且基坑位于富水淤泥質(zhì)地層，地下水水位較高，采用傳統(tǒng)防護(hù)成本投入較高，通過對(duì)比分析不同防護(hù)施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，在工程施工中綜合采用了鉆孔防護(hù)樁+鋼板樁+混凝土擋墻防護(hù)形式，有效確保了基坑安全快速施工。

2 工藝原理

采用鉆孔防護(hù)樁+鋼板樁+混凝土擋墻基坑防護(hù)施工形式，主要是針對(duì)太焦鐵路晉中特大橋405號(hào)～406號(hào)墩處于高水位淤泥地層，且臨近兩條繁忙的既有運(yùn)營(yíng)線路，施工安全風(fēng)險(xiǎn)非常大的情況，首先在深基坑鄰近既有運(yùn)營(yíng)線路的兩側(cè)設(shè)置了鉆孔灌注樁圍護(hù)體系進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)，然后在基坑四周打設(shè)鋼板樁防護(hù)，鋼板樁打設(shè)到位后開挖基坑，基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高承臺(tái)施工完畢后圍繞四周施工混凝土擋墻，當(dāng)混凝土擋墻施作完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)防護(hù)效果后，即可以將四周鋼板樁拔出。采用此綜合防護(hù)形式，既有效地保護(hù)了緊鄰既有鐵路高水位深基坑的開挖和后續(xù)施工安全，又能夠提前拔出鋼板樁降低了昂貴的租賃費(fèi)用，有效控制了施工成本。

多重圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式如下：鉆孔灌注樁采用柱列式間隔布置，結(jié)構(gòu)形式具有很強(qiáng)的剛度，各樁之間在樁頂澆筑較大截面的鋼筋混凝土帽梁，以加強(qiáng)整體受力的穩(wěn)定性；開挖前期采用打樁機(jī)及振動(dòng)錘將鋼板樁壓入地下構(gòu)成一道連續(xù)的板墻，充分發(fā)揮了鋼板樁結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、鎖口緊密、水密性好、施工方便、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)，確保施工安全；混凝土防護(hù)擋墻高度2.5 m，厚度0.2 m，擋墻周圍設(shè)置1∶1.5的邊坡，邊坡采用M10砂漿封面，厚度0.1 m，內(nèi)設(shè)Φ16以上鋼筋網(wǎng)片。擋墻基礎(chǔ)利用下層承臺(tái)為基礎(chǔ)，下承臺(tái)邊預(yù)埋接槎鋼筋，利用平模一次性澆筑成型?；佣嘀胤雷o(hù)效果示意圖見圖1。

3 施工工藝流程

深基坑多重圍護(hù)施工關(guān)鍵施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→鉆孔防護(hù)樁施工→拉森Ⅳ鋼板樁施工→基坑開挖→下層承臺(tái)施工→施工防護(hù)擋墻→鋼板樁拔除→整修邊坡→邊坡砂漿防護(hù)。

4 關(guān)鍵施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

1)基坑開挖前必須做好施工測(cè)量，測(cè)定橋墩、臺(tái)的中心樁、基礎(chǔ)縱橫邊和中線以及臨時(shí)水準(zhǔn)基點(diǎn)。同時(shí)還必須做好斷面測(cè)量，放出基坑邊樁，經(jīng)核對(duì)無(wú)誤后，方可施工。

2)做好“三通一平”，并做好排水設(shè)施的設(shè)置；做好拆遷障礙物工作，保證施工現(xiàn)場(chǎng)供水、電及道路暢通。

3)基坑開挖前必須做好防排水工作，應(yīng)在基坑頂部邊緣外四周挖好防水排水溝以攔截雨水。

4.2 施工測(cè)量

1)施工放樣測(cè)量以控制測(cè)量的成果為依據(jù)進(jìn)行，它包括平面位置和高程的放樣等內(nèi)容。平面采用極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣，高程采用水準(zhǔn)測(cè)量方法。

2)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，利用全站儀準(zhǔn)確放出基礎(chǔ)中心點(diǎn)及邊線的定位點(diǎn)，并撒白灰明顯標(biāo)示出基坑開挖平面輪廓線。并利用水準(zhǔn)儀測(cè)定出開挖深度。

3)為保證基坑防護(hù)的安全，在405號(hào)、406號(hào)墩靠近既有鐵路分別布置5個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)，定期對(duì)其進(jìn)行位移觀測(cè)。

4.3 鉆孔防護(hù)樁施工

轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋405號(hào)及406號(hào)主墩承臺(tái)施工前需先進(jìn)行鉆孔防護(hù)樁施工(405號(hào)防護(hù)樁施工平面圖見圖2)，其中防護(hù)樁樁徑1.25 m，樁間距2.5 m，樁長(zhǎng)18 m，配筋：主筋Φ20 mm圓鋼16根，每2 m設(shè)置加強(qiáng)Φ16螺紋鋼箍圈筋，樁基采用C30水下混凝土灌注。

4.4 鋼板樁防護(hù)施工

鉆孔防護(hù)樁施工完畢后，再次測(cè)量放出承臺(tái)四角位置，拉線平移外擴(kuò)1.5 m，撒出白灰線，該線為鋼板樁打樁位置。鋼板樁采用長(zhǎng)為15 m的OT22型拉森鋼板樁，用Ⅰ40a工字鋼作圍檁，四角采用無(wú)縫鋼管支撐。拉森板樁施打采用振動(dòng)沖擊打樁機(jī)單樁打入，三層圍檁法施工，其具有施工簡(jiǎn)便、可不停地打、樁機(jī)行走路線短、速度快，但是鋼板樁容易傾斜，對(duì)此可在一根樁打入后，把它與前一根焊牢，既防止傾斜又避免被后打的樁帶入土中。在鋼板樁施工中因下層承臺(tái)與上層承臺(tái)存在35°夾角，上層承臺(tái)與擋墻位置關(guān)系沖突，加設(shè)凸槽，為后續(xù)擋墻上凸耳墻施工準(zhǔn)備，鋼板樁防護(hù)現(xiàn)場(chǎng)見圖3。

4.5 基坑開挖、清理及檢查

鋼板樁打設(shè)完畢后，準(zhǔn)備基坑開挖，先在基坑頂面四周挖排水溝，排除地表雨水。基坑內(nèi)部采用挖機(jī)分層開挖，每層開挖厚度不超過1 m，每層開挖完成后由測(cè)量班觀測(cè)點(diǎn)位移、沉降值及路面穩(wěn)定情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值超出要求或發(fā)現(xiàn)坑頂面出現(xiàn)裂紋、坑壁松塌或涌砂、機(jī)場(chǎng)路路面出新裂紋時(shí)，應(yīng)立即停止施工，加固處理后方可施工。基坑開挖完畢后，采用人工清除坑底松土，鏟平凸起部分，以鏟為主，不得補(bǔ)填。開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后沿基坑四周挖設(shè)排水溝，在基坑四角位置布置積水井，以利于基坑涌水排出，見圖4。

4.6 混凝土防護(hù)擋墻防護(hù)施工

橋梁下部承臺(tái)施工完成后，開始施作四周混凝土防護(hù)擋墻(見圖5)，擋墻高度2.5 m，厚度0.2 m；擋墻周圍設(shè)置1∶1.5的邊坡，邊坡采用M10砂漿封面，厚度0.1 m(見圖6)，內(nèi)設(shè)Φ16以上鋼筋網(wǎng)片。擋墻基礎(chǔ)利用下層承臺(tái)為基礎(chǔ)，下承臺(tái)邊預(yù)埋鋼筋，利用平模一次性澆筑成型。

4.7 鋼板樁拔除

待混凝土防護(hù)擋墻施工完畢，混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后即進(jìn)行鋼板樁的拔除。采用振動(dòng)錘等進(jìn)行鋼板樁的拔除，利用振動(dòng)錘產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)擾動(dòng)土質(zhì)，破壞鋼板樁周圍土的粘聚力以克服拔樁阻力，移開附加起吊的作用將樁拔出。鋼板樁拔除后留下的樁孔必須及時(shí)做回填處理，回填采用填入法，所用材料為中砂。

4.8 基坑回填施工

待轉(zhuǎn)體橋梁結(jié)構(gòu)施工完畢且轉(zhuǎn)體完成后，采用中砂回填基坑，恢復(fù)原地表。

5 施工控制要點(diǎn)

5.1 鉆孔防護(hù)樁控制要點(diǎn)

1)鉆孔防護(hù)樁施工前，精確復(fù)核樁基位置，預(yù)留出足夠的鋼板樁施工空間。

2)計(jì)算樁頭準(zhǔn)確標(biāo)高，樁頭預(yù)留鋼筋需伸入系梁內(nèi)。

3)嚴(yán)格控制系梁頂高程，標(biāo)高高度與原地面齊平，以便節(jié)省后期鑿除系梁工序。

5.2 鋼板樁控制要點(diǎn)

1)混凝土防護(hù)擋墻施工完畢后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后，方可進(jìn)行鋼板樁拔除。

2)鋼板樁施工完畢后，及時(shí)安裝圍檁，防止土體產(chǎn)生土壓力導(dǎo)致鋼板樁變形。

5.3 混凝土擋墻控制要點(diǎn)

1)擋墻施工完畢后，需及時(shí)回填原狀土，防止鋼板樁拔出后，原狀土自然坍塌對(duì)擋墻產(chǎn)生較大沖擊力。

2)混凝土擋墻施工時(shí)，要精確測(cè)量轉(zhuǎn)體角度及轉(zhuǎn)體軌跡，預(yù)留承臺(tái)轉(zhuǎn)體處凸耳墻，防止轉(zhuǎn)體時(shí)承臺(tái)與擋墻碰撞。

6 技術(shù)優(yōu)越性

1)針對(duì)轉(zhuǎn)體橋主墩承臺(tái)基坑與既有鐵路最近距離僅5.47 m，基坑開挖區(qū)域位于富水流沙地層，地下水水位較高，在施工前期綜合采用了鉆孔防護(hù)樁防護(hù)(鉆孔樁+系梁)+鋼板樁防護(hù)+混凝土擋墻防護(hù)多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)，有效提高了圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，止水效果優(yōu)于同類工藝。

2)待混凝土擋墻防護(hù)施工完成后立即將鋼板樁拔除，在保證基坑圍護(hù)穩(wěn)定的前提下，節(jié)省鋼板樁租賃費(fèi)用，有效節(jié)約了鋼板樁租賃費(fèi)用，同時(shí)，發(fā)揮了混凝土擋墻長(zhǎng)時(shí)間防護(hù)效果優(yōu)于鋼板樁防護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

3)在靠近臨近既有線側(cè)增加鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，有效降低了工程施工對(duì)既有線安全運(yùn)營(yíng)的影響。

4)在多種圍護(hù)施工中，對(duì)鉆孔防護(hù)樁、鋼板樁防護(hù)及混凝土擋墻防護(hù)的施工順序進(jìn)行優(yōu)化，合理布局，有效降低了圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工的干擾。

5)利用擋墻耳墻處預(yù)留空間，設(shè)置蓄水池，充分利用地下水進(jìn)行承臺(tái)、墩身及連續(xù)梁節(jié)段的養(yǎng)護(hù)，節(jié)約大量養(yǎng)護(hù)用水，減少了水車租用費(fèi)用，節(jié)能環(huán)保效益顯著。

7 結(jié)語(yǔ)

太焦鐵路在鄰近營(yíng)業(yè)線轉(zhuǎn)體連續(xù)梁深基坑施工中，通過采用鉆孔防護(hù)樁、鋼板樁防護(hù)及混凝土擋墻等多重基坑防護(hù)施工方法，在確保施工安全和質(zhì)量的前提下，有效確保了基坑防護(hù)施工質(zhì)量，同時(shí)也減少了工程施工成本，對(duì)鄰近營(yíng)業(yè)線深基坑防護(hù)施工具有一定指導(dǎo)意義。