劉 佳

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大型深基坑土方開挖技術(shù)

劉 佳

中建七局第三建筑有限公司

1 工程概況

福州中旅城二期工程位于福州市中心繁華路段，地下室四層，總建筑面積72000㎡；基坑面積約20000㎡，東、西、北三面基坑邊離圍墻距離僅1～2.5m，硬化后僅能供人員通行，南面原場地古樹和辦公臨建限制，整個(gè)交通和材料堆放場地受限。

地下室土方開挖量約35萬m3，基坑深度18～21m，地下室結(jié)構(gòu)施工所需的鋼筋、商品砼、型鋼柱、模板等材料量大，工期及安全等級(jí)要求極高；為此本工程在深基坑內(nèi)設(shè)置鋼棧橋，作為土方及材料運(yùn)輸通道（如圖1所示）。

圖1 鋼棧橋平面布置圖

2 鋼棧橋的特點(diǎn)

鋼棧橋可以逐段施工，每跨橋面由各自的鋼梁、桁架和格構(gòu)柱獨(dú)立承擔(dān)橋面荷載，無需完成全部鋼棧橋，就能進(jìn)行現(xiàn)場其他分項(xiàng)工程施工，與土方開挖同步進(jìn)行，能夠很好地實(shí)現(xiàn)土方分層開挖的設(shè)計(jì)要求。

鋼棧橋結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，與磚渣等建筑廢棄物鋪成的臨時(shí)施工道路相比，不會(huì)出現(xiàn)臨時(shí)道路塌方、陷車等事故，極大提高了施工生產(chǎn)和安全管理效率。

鋼棧橋現(xiàn)場施工速度快，不影響其它工序施工進(jìn)度。鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件均由廠家在工廠制作，再運(yùn)抵現(xiàn)場吊裝、拼接、焊接；而且現(xiàn)場工作量小，大大縮短施工周期。

鋼棧橋承載力設(shè)計(jì)方面有兩個(gè)特點(diǎn)，一是承載力設(shè)計(jì)值明確，現(xiàn)場施工管理人員可以根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的橋面車輛行駛數(shù)科學(xué)計(jì)算施工工期。二是鋼橋承載力高，能夠同時(shí)承受多輛大型自卸式汽車在橋面上行駛，只要能有充足的運(yùn)土汽車，就很好地提高大型挖土機(jī)工作效率。

鋼棧橋采用高強(qiáng)螺栓連接，拆卸簡單，并能回收利用，節(jié)約工程造價(jià)。

3 鋼棧橋的施工

3.1 鋼棧橋施工流程

3.1.1總施工流程

施工準(zhǔn)備→鋼棧橋沖（鉆）孔灌注樁施工→格構(gòu)柱預(yù)制及吊裝→橋身桁架、鋼梁及橋面板施工（與土方開挖同時(shí)分段進(jìn)行）→棧橋現(xiàn)場施工管理→棧橋拆除

3.1.2鋼棧橋支撐樁及格構(gòu)柱施工流程

施工準(zhǔn)備→樁位放樣→制作護(hù)壁→樁機(jī)就位→沖（鉆）至持力層→達(dá)到要求終孔→鋼筋籠及鋼格構(gòu)驗(yàn)收→安放鋼筋籠→吊裝鋼格構(gòu)（鋼格構(gòu)插入鋼筋籠3.0m）→垂直度校正→鋼格構(gòu)下放至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→鋼格構(gòu)方向及標(biāo)高校核無誤后固定→下放導(dǎo)管→清孔→澆注砼至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→澆注砼12h后移機(jī)下一根樁。

3.1.3鋼棧橋橋身施工流程

施工準(zhǔn)備→土方開挖（鋼梁、桁架工廠加工制作）→格構(gòu)柱頂清洗、鋼梁安裝→模板支撐→鋼筋綁扎→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→土方開挖、底板施工→橋身破除及格構(gòu)柱拆除

3.2 鋼棧橋施工操作要點(diǎn)

3.2.1鋼棧橋廠家加工制造施工要點(diǎn)

加工時(shí)放樣、號(hào)料和切割、矯正和彎曲、邊緣加工、制孔、組裝、焊接、高強(qiáng)螺栓連接、摩擦面處理、除銹、鋼梁試拼裝、廠內(nèi)涂裝等工序均應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

3.2.2鋼棧橋現(xiàn)場安裝施工要點(diǎn)

3.2.2.1鋼梁必須等樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70％，方可進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝。若鋼格構(gòu)柱安裝有偏差，應(yīng)先對(duì)格構(gòu)柱偏位進(jìn)行測量，相關(guān)聯(lián)鋼梁和桁架應(yīng)按現(xiàn)場實(shí)測長度進(jìn)行調(diào)整，切勿盲目按圖施工，造成各構(gòu)件組裝偏位，影響鋼棧橋使用壽命。

3.2.2.2結(jié)構(gòu)安裝前應(yīng)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行全面檢查：如構(gòu)件的數(shù)量、長度、垂直度、安裝接頭處螺栓孔之間的尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，并到現(xiàn)場核對(duì)是否滿足安裝偏差的要求。

3.2.2.3結(jié)構(gòu)吊裝就位后，應(yīng)及時(shí)系牢連系構(gòu)件，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.2.2.4鋼棧橋多采用扭剪型高強(qiáng)螺栓與格構(gòu)柱連接，高強(qiáng)螺栓連接是鋼棧橋的重要受力保證，施工時(shí)應(yīng)把關(guān)。

4 鋼棧橋運(yùn)行管理

4.1 鋼橋施工進(jìn)度控制

鋼橋安裝進(jìn)度應(yīng)與土方開挖同步，主要從兩個(gè)方面理解二者同步的含義。

第一是趕進(jìn)度：土方開挖隨基坑內(nèi)支撐的施工開挖至一定標(biāo)高面時(shí)，鋼橋也必須同時(shí)安裝至這個(gè)標(biāo)高面，否則便失去了設(shè)計(jì)鋼橋的意義，無法完成用它進(jìn)行土方和材料運(yùn)輸?shù)氖姑?/p>

第二是壓進(jìn)度：鋼橋安裝進(jìn)度只能跟土方開挖進(jìn)度相平齊，嚴(yán)禁一味提高鋼橋安裝進(jìn)度而超挖土方，從而導(dǎo)致基坑土體失穩(wěn)側(cè)滑甚至造成基坑土方坍塌等安全事故。

施工棧橋在基坑內(nèi)布置的合理性是最大限度發(fā)揮機(jī)械挖土工效的關(guān)鍵點(diǎn)，必須因地制宜地設(shè)置施工棧橋的各個(gè)施工段，一般施工棧橋應(yīng)在各層基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)之前完成，盡量使用強(qiáng)度等級(jí)高的早強(qiáng)混凝土，這樣縮短了橋面混凝土成型時(shí)間，為下一層土方開挖贏得時(shí)間。施工單位應(yīng)該以棧橋各段的施工時(shí)間，并考慮橋面混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的時(shí)間，來制定土方開挖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，這樣才不會(huì)引起因棧橋橋面混凝土強(qiáng)度不夠，土方無法外運(yùn)，導(dǎo)致施工停滯。

4.2 棧橋配合現(xiàn)場施工管理

施工棧橋?yàn)楣?jié)約投入，一般采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，從車輛使用荷載上控制，沒有按一般公路橋梁的滿載時(shí)最不利設(shè)計(jì)[1]。現(xiàn)場施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙上的車輛數(shù)量以及滿載、空載車輛的排列進(jìn)行車輛管制，確保施工棧橋不超負(fù)荷使用。本工程鋼橋橋面活荷載按載重重量45噸汽車，車輛按兩排布置，前后車輛凈距離為1.5m，行車道上車輛限制為縱向每兩跨之間為單列滿載車3部，和單列空載車3部，允許瞬間滿載車超車1部，也允許瞬間對(duì)面相交駛過滿載車1部；根據(jù)設(shè)計(jì)把10米寬棧橋分為雙向車道，嚴(yán)格管理車輛出入及交通主干道暢通，控制滿載汽車不要在棧橋上停留太久(如圖2)。

圖2 土方開挖夜間施工圖

土方運(yùn)輸主要夜間進(jìn)行，白天鋼棧橋可兼做鋼筋、模板的材料中轉(zhuǎn)站。砼澆注宜可兼做泵車及混凝土攪拌車的停靠及行車道[2]，使泵車盡可能接近澆注地點(diǎn)（如圖3）。

圖3 鋼棧橋配合材料中轉(zhuǎn)圖

在橋面板出口處面板砼澆筑分別在出口板的兩端做一個(gè)25cm高弧形減速帶，一方面用于對(duì)進(jìn)入橋體的車輛減速，另一方面在土方開挖時(shí)在兩減速帶封閉的區(qū)域內(nèi)蓄水，待挖土車經(jīng)過時(shí)激起的水花可以對(duì)車輛車輪及底盤進(jìn)行自清洗(如圖4所示)。

圖4 棧橋洗車臺(tái)示意圖

5 分析與結(jié)論

福州中旅城二期工程通過使用鋼棧橋進(jìn)行土方開挖，有效地解決了超深地下室開挖及狹窄場地土方運(yùn)輸?shù)膬纱箅y題；極大地提高了深基坑土方及材料的運(yùn)輸效率。地下室土方工程于2008年12月10日完成，比原定計(jì)劃縮短了20天，日出土方達(dá)到了2200 m3；同時(shí)在地下室結(jié)構(gòu)施工中，鋼棧橋?qū)︿摻?、模板等材料的中轉(zhuǎn)和大體積基礎(chǔ)混凝土澆筑點(diǎn)的合理布置也起到了十分關(guān)鍵的作用。這些都在地下室施工中獲得了間接的經(jīng)濟(jì)效益。

采用鋼棧橋配合深基坑土方開挖施工與傳統(tǒng)的土方開挖方法相比較，具有施工平面占地面積小，施工場地易于布置等優(yōu)點(diǎn)；雖然鋼棧橋前期投入較大，但安全性和實(shí)用性都有極大的提高，特別適用于大型基坑的土方工程。

[1] 孫倉龍,徐偉.施工棧橋在超大型基坑土方開挖工程中的應(yīng)用形式與設(shè)計(jì)分析[J].建筑施工,2009,(21):1-4.

[2] 楊根良,華錦耀.深基坑中施工棧橋的應(yīng)用[J].浙江建筑,2007,(24):1-4.