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摘要:桥梁基础深基坑的开挖、支护、降水是桥梁施工中的重点和难点,本文对其施工技术要点进行了分析和总结。
关键词:深基坑施工技术要点
根据《公路工程施工安全技术规范》(JTGF90-2015),深度不小于5m的基坑(槽)的土(石)方开挖、支护、降水,或开挖深度虽小于5m,但地质条件、周围环境和地下管线复杂,或影响毗邻建(构)筑物安全,或存在有毒有害气体分布的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程,属于危险性较大的工程,需编制专项施工方案并需专家论证、审查。
桥梁钻孔灌注桩施工完成后,承台的开挖深度大于或等于5m的基坑开挖、支护、降水的施工属于以上情形。如下图:
1、基坑降排水
如遇地下水位较高者,采用井点降水,使地下水位保持在基坑底面以下1m,以防止地下水扰动地基土体。
为创造施工无水作业平台,基坑开挖与基坑降水配合施工,除降水外,开挖前在基坑外设置截水沟与排水沟,开挖后于基底设置排水沟与集水井,每个基坑设置至少两处集水井且为对角钻取,集水井外口直径200mm,深度为6米-7米,每个集水井均采用1台1.5KW的水泵不定时进行降水,确保基坑内无积水现象。
基坑开挖时在基坑顶四周地表设置截水沟,防止地表渗水影响坑壁稳定;在基坑四周设置护道,保证静载(堆土等)距坑壁不小于0.5m,动载(过往车辆等)距坑缘不小于1m,基坑周围堆竖弃土高度不得超过1.5m。开挖时注意观察坑缘顶地面有无裂缝,坑壁有无松散塌落现象发生确保安全施工。
2、基坑支护
现场采用钢板桩支护方式,配合使用钢围檩以及角支撑、对口支撑加固。
钢围檩和角支撑采用双榀HW400型钢,角支撑设在围檩拐角处且横纵向2.0米。水平支撑采用内径500mm、壁厚10mm的钢管,设置在承台中心顶部且支撑基坑长边位置。根据基坑开挖深度和地理位置的不同,分为两种工况进行不同的支护结构设计:
(1)开挖深度5m~6.5m:钢板桩单根长度12m,入土深度7m~5.5m,采用单层钢围檩,钢管对口撑距承台顶面1m。
(2)开挖深度>6.5m:钢板桩单根长度15m,入土深度8.5m~8m,采用双层钢围檩支撑:第一层布设在距离钢板桩顶面1m高的位置,向下间隔2m布设第二层钢围檩,与承台顶面的距离为80cm。两层钢围檩均设置钢管横撑和四个角撑。详见下图:
开挖深度>6.5m基坑支护布置图
3、钢板桩插打
采用履带式液压打桩机施打拉森钢板桩,施打前探明地下管线情况,放出准确的支护桩中线。测量定位钢板桩位置,在钢板桩位置挖沟槽,然后施打钢板桩。
(1)钢板桩材质和外观质量检验;
(2)打桩前,在钢板桩的锁口内涂油脂,以方便打入拔出;
(3)钢板桩施打采用屏风式打入法施工,施工时,将10-20根钢板桩成排插入导架内,使它呈屏风状,然后再施打。通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度,并严格控制垂直度,用电焊固定在围檩上,然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入;
(4)钢板桩进入土层较硬打入困难时,为防止桩端受阻发生偏斜,采用以下措施进行纠偏:在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1~2m,再往下锤进,如此上下往复振拔数次,可使大的硬层被振碎或使其发生位移,让钢板桩的位置得到纠正,减少钢板桩的倾斜度。若打桩过程中遇到大的块石或其他不明障碍物,无法正常打拔,可采用转角桩或弧形桩绕开障碍物。
4、基坑开挖及钢围檩支撑
基坑采取分层开挖,严禁掏空,深挖。开挖过程,严格做到先撑后挖、先换撑后拆撑,先开挖至支撑底标高,安装内支撑体系并在平面内形成整体平面支撑后,方可开始下一层土方开挖,不得在仅形成局部支撑的情况下开挖局部土方。
(1)使用挖机开挖至钢板桩顶面以下1.5m位置,在高度1m的位置沿钢板桩内侧每3m安装一道牛腿支撑,与钢板桩密贴后满焊。采用25t吊车逐根安放HW400型钢围檩,拐角处采用角板焊接。四角分别设置型钢角撑,自钢板桩角点纵横向距离2.0m。沿钢围檩长边中间位置纵桥向安装内径500mm、壁厚10mm的钢管支撑。如下图:
挖深≤6.5m支护示意图挖深>6.5m支护示意图
支撑安装的容许偏差应符合以下规定:
a.支撑中心标高、同层支撑顶面的标高差:±100mm;
b.支撑两端的标高差:不大于50mm及支撑长度的1/100;
c.支撑挠曲度:不大于支撑长度的1/1000;
d.支撑水平轴线偏差:不大于50mm。
5、支护体系拆除
拆撑时需基坑回填至支撑底部,回填土固结后进行该道支撑拆除,回填一层,拆除一层支撑。
(1)基坑回填
承台浇筑拆模后,及时用中粗砂回填,回填应分层冲水振捣密实。为避免拔桩困难,钢板桩与封底混凝土及回填混凝土之间应采用彩条布隔离,并在钢板桩上抹涂润滑油,以减少拔桩阻力。
(2)支撑体系拆除顺序:底层围檩四角支撑→钢管直撑→HW400型钢围檩→牛腿支撑→顶层支护体系→钢板桩拔除。
四、基坑变形监测
1、竖向、水平位移监测
建立平面控制网,采用全站仪测水平角、水平距,按解析坐标法进行计算,通过坐标的变化从而了解各测点的水平位移的情况;竖向位移通过水准仪测高程,进行数据比对,了解各测点竖向位移的情况。竖向、水平位移监测点分别设在四周围檩上及基坑外侧两米的位置,监测点均采用HRB400Ф25mm短钢筋,顶面刻出十字线。其中围檩上的监测点钢筋焊接在钢围檩内侧;基坑外侧监测点打入原地面50cm,顶部外露5cm,周边用三角旗围护,防止机械和人员碰撞,影响监测结果。
3、监测周期
位移监测每天一次,如遇有特殊天气或监测数据异常、或接近报警值时,根据工况加强监测密度、及时反馈信息,施工期间每天对观测点进行观察并绘制时间-沉降位移曲线。
五、结语
本文总结了桥梁基础深基坑开挖、支护、降水的施工作业流程,对其重难点进行了分析,指出了施工及监测的注意事项,为同类工程的深基坑施工提供了参考。
参考文献:
[1]交通运输部《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)
[2]交通运输部《公路工程施工安全技术规范》(JTGF90-2015)
[3]住房和城乡建设部《岩土工程勘察规范》(GB50021-2017)
[4]住房和城乡建设部《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2016)
[5]住房和城乡建设部《建筑基坑工程监测技术规程》(GB50497-2009)
[6]住房和城乡建设部《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)
[7]交通运输部《公路水运工程安全生产监督管理办法》交通运输部令2017年第25号