楊康

中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司 江西九江 332001

摘要：嵌固式基礎(chǔ)與以往的基礎(chǔ)形式有所不同，一是消耗的材料少，二是對(duì)周邊環(huán)境影響小。本文結(jié)合麗香鐵路金沙江特大橋（國(guó)內(nèi)首座鐵路懸索橋）主塔嵌固式基礎(chǔ)開(kāi)挖施工實(shí)踐，研究嵌固式基礎(chǔ)在山區(qū)橋梁施工問(wèn)題，優(yōu)化施工工藝，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：嵌固式基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖松動(dòng)爆破

一、工程概況

金沙江特大橋采用三跨連續(xù)單跨懸吊上承式鋼桁梁懸索橋，加勁梁三跨布置為（110+660+98）m，主纜三跨布置為（132+660+132）m，橋梁全長(zhǎng)882.5m。

橋址大角度穿越金沙江深切峽谷，位于著名的虎跳石景點(diǎn)上游約3.1km。麗江岸陡，基巖多裸露，平均自然橫坡約45°，主墩坡面約39°。香格里拉岸稍緩，近似為直線坡，平均自然坡度約39°，基巖零星出露，主墩以下覆土稍厚。

基礎(chǔ)采用矩形空心截面，空心段壁厚4m，上下各設(shè)6m厚實(shí)體段。基礎(chǔ)采用C40鋼筋混凝土（共計(jì)39752m3），空心段回填C15混凝土（共計(jì)9719m3）。

麗江岸基礎(chǔ)平面尺寸17×17m，左塔柱基礎(chǔ)深46m，右塔柱基礎(chǔ)深49m。

香格里拉岸基礎(chǔ)平面尺寸16×16m，左右塔柱基礎(chǔ)高均為43m。

主塔嵌固式基礎(chǔ)每岸布置2個(gè)，均位于主塔下部。

二、施工工藝技術(shù)

嵌固式基礎(chǔ)開(kāi)挖采用機(jī)械開(kāi)挖方式為主，在基礎(chǔ)開(kāi)挖前修筑便道或搭設(shè)平臺(tái)至嵌固式基礎(chǔ)附近，然后布置出渣門(mén)吊，同時(shí)進(jìn)行嵌固式基礎(chǔ)孔口鎖口施工；嵌固式基礎(chǔ)開(kāi)挖按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行開(kāi)挖，每級(jí)開(kāi)挖深度2米，每開(kāi)挖一級(jí)加固一級(jí)。

2.1施工準(zhǔn)備

2.1.1孔口防護(hù)

在進(jìn)行嵌固式基礎(chǔ)施工前，首先應(yīng)做好孔口圍護(hù)措施。井孔周邊必須設(shè)置安全防護(hù)圍欄，高度不低于1.2m，圍欄須采用鋼管牢固焊制，正在開(kāi)挖的樁孔停止作業(yè)或已挖好的成孔，必須設(shè)置臨邊防護(hù)，非工作人員禁止入內(nèi)。挖出的土方應(yīng)及時(shí)運(yùn)離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內(nèi)，井口鎖口上不得放置工具和站人?？變?nèi)作業(yè)人員必須頭戴安全帽、身系安全帶，特殊情況下還應(yīng)戴上防毒防塵面具。利用吊桶運(yùn)土?xí)r，必須采取相應(yīng)的防范措施，以防落物傷人，電動(dòng)葫蘆運(yùn)土應(yīng)檢驗(yàn)其安全起吊能力后方可投入運(yùn)行。施工中應(yīng)隨時(shí)檢查垂直運(yùn)輸設(shè)備的完好情況和孔壁情況。

2.1.2邊坡監(jiān)測(cè)

在嵌固式基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中，必須對(duì)嵌固式基礎(chǔ)上邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)必須實(shí)時(shí)進(jìn)行，當(dāng)邊坡變形數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí)，必須停止施工；

2.2逐節(jié)開(kāi)挖

場(chǎng)地平整→放線、定樁位→施工鎖口→架設(shè)龍門(mén)吊、安裝鼓風(fēng)機(jī)、照明設(shè)備等→挖土→每下挖2.0m左右，進(jìn)行樁孔周壁的清理、基礎(chǔ)尺寸和垂直度檢查→綁扎護(hù)壁鋼筋→噴射壁砼或安裝內(nèi)支撐→繼續(xù)下挖、噴射壁砼或安裝內(nèi)支撐→重復(fù)上述步驟直至挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.2.1龍門(mén)吊拼裝架設(shè)

在嵌固式基礎(chǔ)上下側(cè)澆筑龍門(mén)吊混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用C30混凝土（或型鋼），在其上再安裝龍門(mén)吊軌道，將龍門(mén)吊組件運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

門(mén)式提升站結(jié)構(gòu)圖

2.2.2開(kāi)挖

基礎(chǔ)分節(jié)開(kāi)挖，分節(jié)支護(hù)，每節(jié)開(kāi)挖深度為2米，每節(jié)開(kāi)挖完成后進(jìn)行護(hù)壁施工。對(duì)于周邊土層開(kāi)挖采用人工持鐵鍬、尖鎬開(kāi)挖；對(duì)于中間區(qū)域土層和風(fēng)化層、中風(fēng)化層巖質(zhì)層，采用空壓機(jī)破碎，挖掘機(jī)開(kāi)挖；硬質(zhì)巖層采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖；

A.挖孔作業(yè)采用挖掘機(jī)逐層開(kāi)挖，由人工逐層用鎬、鍬進(jìn)行基礎(chǔ)周邊清理，遇堅(jiān)硬土層用錘、釬或風(fēng)鎬破碎，挖土次序?yàn)橄韧谥虚g部分后周邊，允許誤差為30mm。

B.挖掘一般情況下每層挖深2m左右，及時(shí)掛12@150x150mm鋼筋網(wǎng)噴射20cm厚C30混凝土。每天進(jìn)尺為0.4節(jié)（0.4米），每挖完一節(jié)及時(shí)噴護(hù)混凝土。

C.在嵌固式基礎(chǔ)未全斷面開(kāi)挖時(shí)，其護(hù)壁根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)置，其護(hù)壁形式采用植入φ28螺紋鋼筋錨桿，再掛12@150x150mm鋼筋網(wǎng)噴射20cm厚C30混凝土，錨桿間距為2x2米。

D.根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，嵌固式基礎(chǔ)進(jìn)入全斷面開(kāi)挖時(shí)需設(shè)置內(nèi)支撐，第一道內(nèi)支撐由全斷面位置向下5米（全斷面開(kāi)挖6米后安裝），之后每開(kāi)挖4米設(shè)置一道，安裝時(shí)間為開(kāi)挖至內(nèi)支撐下1米時(shí)進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖，

2.2.4出渣

嵌固式基礎(chǔ)出渣采用50t龍門(mén)吊提升料斗出渣，料斗在加工車間加工成型，其截面尺寸為2x2米，高度1米，設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)和一個(gè)卸料口。嵌固式基礎(chǔ)裝料采用挖掘機(jī)進(jìn)行裝料，裝料完成后挖掘機(jī)移動(dòng)至基礎(chǔ)側(cè)面，人工掛繩后，采用龍門(mén)吊提渣出孔，利用龍門(mén)吊大小鉤卸料至運(yùn)輸車。

2.2.5孔內(nèi)監(jiān)測(cè)

在嵌固式基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中，必須對(duì)嵌固式基礎(chǔ)坑壁進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，當(dāng)變形數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí)，必須停止施工。

2.2.6松動(dòng)爆破

1、施工方法及工藝流程

a主要采取的爆破方式方法：

綜合考慮到周邊環(huán)境的安全和對(duì)巖層穩(wěn)定性的影響，爆破采用淺孔中心桶形掏槽，“毫秒延期減弱拋擲爆破”方案，進(jìn)行松動(dòng)爆破。

b選用爆破器材：

（1）炸藥：φ32 2#巖石乳化炸藥；

（2）雷管：毫秒延期非電塑料導(dǎo)爆管雷管（1～15段）；

（3）發(fā)爆器：高能脈沖式；

（4）其它器材：塑料導(dǎo)爆管。

2、爆破參數(shù)選擇與裝藥量計(jì)算

a爆破孔網(wǎng)參數(shù)：（含布孔方式、孔徑、孔排距、臺(tái)階高度等）

錨樁爆破爆破孔網(wǎng)參數(shù)：

（1）炮孔直徑：（d）=42mm；

（2）單樁炮眼個(gè)數(shù)及布置：根據(jù)樁徑要求，由公式計(jì)算炮眼總個(gè)數(shù)N：

N=q×s×η×m/（α×G）

式中：

q：?jiǎn)挝徽ㄋ幭牧浚?.5kg/m3

S：開(kāi)挖斷面積，m2；

η：炮孔利用率；（取0.85）

m：每個(gè)藥包的長(zhǎng)度，用0.2m；

G：每個(gè)藥包的質(zhì)量，用0.15kg；

α：炮孔平均裝藥系數(shù)，當(dāng)藥包直徑為32mm時(shí)，取0.6-0.72，用0.65；

炮眼個(gè)數(shù)=1.5×302.76×0.85×0.2÷0.65÷0.15=791個(gè)

炮孔布置：開(kāi)挖斷面直徑17.4×17.4m，布置中心掏槽眼655個(gè)，另加一個(gè)空孔，布置周邊眼136個(gè)，以上周邊眼向四周傾斜，傾角5-10°，距樁孔護(hù)壁100-200mm均勻布置。

（3）炮眼間距a=（15～20）d，a=500～800mm。

（4）炮眼深度：在樁孔入巖爆破中，巖石的周邊夾制力大，炮眼利用率低。一般炮眼深度L取樁孔直徑D的0.6～0.8倍，即L=（0.6～0.8）D。其中掏槽眼應(yīng)比周邊眼加深100～200mm，本工程炮眼深度取L=1.8-2.4m，掏槽眼加深0.15m。

b炸藥單耗選擇：

樁孔爆破：q= 2.5～3.6kg/m3。

c裝藥量計(jì)算公式：

每個(gè)樁孔爆破每循環(huán)裝藥量=1.5*302.76*1.8*0.85=694.8kg

每循環(huán)所需總藥量Q（kg）=qV=qSLη：?jiǎn)慰咨疃萀（米）；每循環(huán)爆破巖石體積V（立方米）；樁孔挖掘斷面S（平方米）；炸藥單耗（q）1.5kg/m3；炮眼利用率η一般為0.8～0.95；本工程取η=0.85（掏槽眼加深h=15cm）。

以上計(jì)算參數(shù)必須通過(guò)試爆驗(yàn)證并達(dá)到預(yù)期效果后，在下一次爆破時(shí)采用；根據(jù)爆破振動(dòng)情況，調(diào)整下次單次最大齊爆藥量，嚴(yán)格控制爆破震動(dòng)。

3、裝藥、填塞和起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

a裝藥結(jié)構(gòu)：裝藥結(jié)構(gòu)為底部連續(xù)裝藥，起爆藥包放在孔底，

b最小填塞長(zhǎng)度及填塞方式：

（1）最小填塞長(zhǎng)度：樁孔爆破不小于50cm。

（2）填塞方式：堵塞材料：當(dāng)炮孔內(nèi)有水時(shí)可用砂子填塞，無(wú)水時(shí)采用稍濕含細(xì)砂粘土比率為3∶7，堵塞材料不得夾有石塊。充填要求達(dá)到分層搗固密實(shí)，并應(yīng)注意保護(hù)好導(dǎo)爆管不受損。

c起爆網(wǎng)路形式、起爆網(wǎng)絡(luò)：

樁孔爆破起爆網(wǎng)絡(luò)：采用孔內(nèi)延時(shí)，簇聯(lián)、非電導(dǎo)爆管雷管加導(dǎo)爆管起爆的起爆網(wǎng)路，起爆器激發(fā)起爆，每個(gè)樁孔起爆一次。

采用非電導(dǎo)爆管雷管爆破網(wǎng)路，非電導(dǎo)爆管雷管起爆，聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)要防止分段時(shí)出現(xiàn)疊段現(xiàn)象。

3、爆破飛石距離估算：

按瑞典德湯尼克的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算：在保證安全堵塞長(zhǎng)度淺眼爆破：Rf1 =（40/2.54）d=15.7×4.2=66米。飛石對(duì)周邊道路行人、車輛及建筑物構(gòu)成危脅，必需采取重型覆蓋并加強(qiáng)警戒，以防飛石傷人，警戒安全距離設(shè)定為100米。

b爆破振動(dòng)安全距離：R=（K/V）1/α.Q1/3（米）

取α=1.5，K=150，V=3.0cm/s（K、α值與巖性的關(guān)系、不同建筑物所允許的震速見(jiàn)下表）。

K、α值與巖性的關(guān)系

爆區(qū)不同巖性的K、α值與巖性的關(guān)系巖性 K α

堅(jiān)硬巖石 50～150 1.3～1.5

中硬巖石 150～250 1.5～1.8

軟巖石 250～350 1.8～2.0

土窯洞、土壞房、毛石房屋 0.5～1.5

一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物 2.0～3.0

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋 3.0～5.0

一般古建筑與古跡 0.1～0.5

水工隧道 7.0～15.0

交通隧道 10～20

礦山隧道 15～30

水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備 0.5

不同建筑物所允許的震速

c爆破沖擊波安全距離：

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對(duì)人員、建構(gòu)筑物沖擊波超壓限值為：0.02*105Pa，露天淺眼臺(tái)階爆破時(shí)，按公式△P=k（Q1/3/r）a即Q=r3（△Pmax/k）3/a計(jì)算： 式中k=0.67，a=1.50，則單段允許的最大裝藥量見(jiàn)下表。

爆點(diǎn)沖擊波對(duì)人員、建構(gòu)筑物不超壓距離與最大單響藥量關(guān)系表

距離r（m） 5 7 10 15 20 30

最大段藥量Qmax（kg） 0.39 1.08 3.15 10.64 25.2 85.1

由上表可知，對(duì)鄰近爆區(qū)場(chǎng)地作業(yè)人員及道路行人有影響，爆破時(shí)應(yīng)組織撤離和加強(qiáng)警戒。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合麗香鐵路金沙江特大橋施工過(guò)程中的實(shí)際情況，探討山區(qū)橋梁嵌固式基礎(chǔ)開(kāi)挖施工，本文提出的松動(dòng)爆破及出渣工藝等可為其他同類型工程提供參考。由于嵌固式基礎(chǔ)的施工特點(diǎn)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程檢查和安全監(jiān)管控制提出了更高的要求，在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)加穩(wěn)定性監(jiān)控及安全管理，才能保證優(yōu)質(zhì)完成施工任務(wù)。

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所支付的實(shí)際費(fèi)用，將承包商額外支出的直接費(fèi)用計(jì)算出來(lái)后，與合同約定的間接費(fèi)用合理利潤(rùn)相加，就等于承包商應(yīng)當(dāng)獲得的索賠數(shù)額。

第四，分項(xiàng)法計(jì)算。以每一個(gè)索賠事件所引起的損失費(fèi)用為依據(jù)，對(duì)索賠值進(jìn)行分別分析計(jì)算。一方面應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)索賠事件所影響的費(fèi)用項(xiàng)目進(jìn)行分析，然后對(duì)每個(gè)費(fèi)用項(xiàng)目受到影響后的增加值進(jìn)行計(jì)算和匯總，這樣得到的數(shù)額就是索賠費(fèi)用的總數(shù)。與總費(fèi)用法相比，分項(xiàng)計(jì)算法更加精確，并且索賠情況也能夠更加準(zhǔn)確的反映出來(lái)，分項(xiàng)計(jì)算法在管理實(shí)踐中運(yùn)用的頗為廣泛[8]。

（四）處理雙方責(zé)任交織的索賠

第一，應(yīng)當(dāng)扣除合同規(guī)定的應(yīng)由承包商承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任，在對(duì)責(zé)任交織的索賠費(fèi)用進(jìn)行處理時(shí)，如果承包商承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)被規(guī)定在合同條款當(dāng)中，那么對(duì)此類索賠進(jìn)行處理時(shí)承包商應(yīng)當(dāng)在上報(bào)前扣減由自身承擔(dān)責(zé)任的風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的費(fèi)用。第二，應(yīng)當(dāng)扣除承包商沒(méi)有及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂茡p失或減小損失而造成損失擴(kuò)大的部分。第三，應(yīng)當(dāng)扣除承包商自身原因造成的損失，雖然給承包商造成的損失是在業(yè)主應(yīng)該承擔(dān)責(zé)任的范圍內(nèi)，但在交織索賠事件中業(yè)主沒(méi)有義務(wù)補(bǔ)償承包商由于自身原因而造成的損失[9]。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)以上內(nèi)容可知，工程項(xiàng)目建設(shè)中合理的索賠對(duì)于保障承包商的權(quán)利和經(jīng)濟(jì)收益都具有非常重要的意義，因此施工單位應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對(duì)項(xiàng)目成本管理活動(dòng)中索賠的重視，通過(guò)合法、合理的索賠保護(hù)自身的權(quán)益，進(jìn)而提升工程建設(shè)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)收益，推動(dòng)工程建設(shè)活動(dòng)健康有序發(fā)展。

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2.4.2土壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

從土壓力的斷面分布圖3可以看出，管片外土壓力分布整體呈現(xiàn)“上大下小”形態(tài)，即拱腰下部土壓力小于拱腰上部土壓力，推斷其原因應(yīng)為底部承壓水對(duì)管片環(huán)拱底有浮托作用，造成拱底土壓力較小。部分測(cè)點(diǎn)土壓力較大（如監(jiān)測(cè)斷面429環(huán)），且分布不均勻，右側(cè)壓力明顯大于左側(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大圍巖壓力為0.563MPa，大于該點(diǎn)靜止土壓力值，推斷該環(huán)管片在水壓力環(huán)箍作用下發(fā)生了向右側(cè)的位移，右側(cè)土體處于被擠壓狀態(tài)。

（a）429環(huán)土壓力分布圖；（b）845環(huán)土壓力分布圖；

（c）1690環(huán)土壓力分布圖

圖3 土壓力分布圖（MPa）

3結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同監(jiān)測(cè)斷面外水、土壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）海水位變化對(duì)盾構(gòu)管片水壓力的影響不是特別顯著，盾構(gòu)管片水壓力都按照其自身變化規(guī)律發(fā)展，與潮汐、海浪等海洋水文無(wú)關(guān)；

（2）巖層滲透系數(shù)差異性對(duì)水壓力的分布有較大的影響。從整個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程來(lái)看，盾構(gòu)管片外水壓力基本上處于一個(gè)自身的平衡并上下小范圍擺動(dòng)狀態(tài)，基本不會(huì)出現(xiàn)大的突變；

（3）隧道圍巖壓力整體呈現(xiàn)“上大下小”形態(tài)，隧道底部承壓水對(duì)管片環(huán)的浮托作用較明顯。

（4）施工期間盾構(gòu)管片受到水土壓力、盾尾注漿壓力、千斤頂推力等多向荷載作用，容易造成盾構(gòu)管片局部受力不均，對(duì)盾構(gòu)管片受力極為不利，設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)引起注意。

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作者簡(jiǎn)介：

屈興兵（1983-）.男.四川達(dá)州人.2006年畢業(yè)于中南大學(xué)土木工程專業(yè).本科.工程師.現(xiàn)從事地鐵工程測(cè)量、監(jiān)測(cè)及科研工作。