劉秀章

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津　300350)

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高鐵橋梁工程基坑開挖方案比選

劉秀章

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津300350)

津秦客塘沽西跨京津塘高速公路特大橋施工過程中，淤泥質(zhì)軟土地區(qū)基坑開挖采用了鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土沉井、井點降水、深層攪拌樁等多種開挖方案的典型施工，本文對各項施工方案進行開挖效果及經(jīng)濟指標(biāo)的比較，從中選擇合理方案作為最終基坑開挖方式。

基坑開挖；鋼板樁圍堰；鋼筋混凝土沉井；井點降水；深層攪拌樁

中鐵十八局集團承擔(dān)的津秦客塘沽西跨京津塘高速公路特大橋某段為淤泥質(zhì)軟土區(qū)域，地質(zhì)條件復(fù)雜，上部為0.5m厚的耕植土和粉細砂，下部為2m厚細沙和5m左右的中砂。地下水位線在地表以下不到0.5m處。同時該施工段承臺施工，基坑需開挖5m深左右，但開挖過程受到征地紅線的約束，無法對基坑進行有效的放坡開挖，于是進行鋼板樁插打工藝開挖、鋼筋混凝土沉井施工工藝開挖、井點降水工藝開挖、深層攪拌樁工藝開挖等典型施工方案的比較，從中選擇合理的鋼板樁圍護開挖方案。

1　工程概況

施工區(qū)域概況見圖1，該施工段內(nèi)處于軟土區(qū)域，承臺尺寸如圖所示，共3種類型?；有栝_挖至5m深處(地層情況見圖2)。施工承臺中1087#、1104#、1111#-1116#采用鋼板樁支護， 1100#承臺采用鋼筋混凝土沉井支護，1076#承臺采用井點降水開挖，924#承臺采用深層攪拌樁支護。

圖1 承臺、便道相對位置示意圖(單位:mm)

圖2 承臺施工地層斷面圖

2　承臺開挖方案

(1)鋼板樁插打工藝開挖方案

鋼板樁采用拉森Ⅳ型，角樁采用雙片鋼板樁拼接而成，鋼板樁圍堰外形尺寸是根據(jù)承臺的水平幾何尺寸，各邊再加上不小于1.0m的操作寬度，高度依據(jù)水深，并考慮0.5m的超高和入土深度不小于0.5m來確定其幾何尺寸。每個承臺所需鋼板樁數(shù)量約120片，每個承臺的使用周期為15天。經(jīng)該方案的典型施工，鋼板樁圍堰可達到止砂阻水效果，保證在紅線內(nèi)形成基坑，進行承臺施工并保證便道安全。此方案施工圖如圖3～圖6所示。

當(dāng)承臺施工完成后，由于承臺埋深較深，拔除鋼板樁后上部基坑邊緣塌陷至征地邊緣線外，仍然影響到了便道及未征地的農(nóng)田。因此在拔除鋼板樁之后必須再砌筑擋土墻進行防護。

圖3 鋼板樁圍堰施工斷面圖

圖4 拔除鋼板樁圍堰后承臺斷面圖

圖5 鋼板樁圍堰開挖工藝

圖6 鋼板樁開挖后基坑邊緣塌陷情況

(2)鋼筋混凝土沉井施工方案

采用鋼筋混凝土沉井施工工藝進行典型施工，也可達到止砂阻水效果，保證在紅線內(nèi)形成基坑，保證承臺施工和便道安全[1]。鋼筋混凝土沉井采用C40混凝土，壁厚0.4m，縱向鋼筋為Φ16、橫向鋼筋為Φ8，間距為0.15m，設(shè)內(nèi)外兩層護面筋；沉井幾何尺寸較承臺每邊大10cm，分上下兩節(jié)，上節(jié)3m高、下節(jié)2m高。1100#承臺沉井所用C40混凝土69.6m3，鋼筋7.2t。

由于各方面因素，沉井施工無法形成生產(chǎn)流水線，造成沉井施工工期較長，每個沉井的施工工期約30天，將影響總體施工進度。該方案施工圖如圖7～8所示。

圖7 鋼筋混凝土沉井施工斷面圖

圖8 開挖前的鋼筋混凝土沉井

(3)井點降水方案

該承臺降水井，受征地紅線和施工便道的限制，只能在大里程和小里程兩個方向布置，每側(cè)均勻布置四個。其中降水井的深度為12m，直徑為50cm。

井點降水從開始打井到承臺完成總工期為16天。由于施工周期較長，且需要從八個降水井同時抽水，排水量大，滲透水的外運工作十分困難，影響施工進度。井點布置圖如圖9～10所示。

圖10為井點降水過程中基坑塌陷情況，個別位置的降水機井均已外露。在抽水過程中，基坑仍不斷塌陷，需要做相應(yīng)的圍護措施。不但增大了投入，而且施工效率也很低。

(3)深層攪拌樁工藝開挖

以924#承臺作為典型施工，深層攪拌樁施工按樁徑0.5m，間距0.4m，樁體間相互搭接0.1m(具體見深層攪拌樁相對位置示意圖)，以增強整體性和防滲性。樁底深入基坑底面下2 m以上，基坑每側(cè)打一排樁。按在承臺邊線外擴1.5 m布樁，根據(jù)實際的施工情況，一個10.6×7.2×2.5m的承臺四周布設(shè)深層攪拌樁115根，約520m，全部鉆孔需要48小時，深層攪拌樁施工完畢經(jīng)過七天養(yǎng)護后，即可開挖基坑，不須放坡。該方案布置圖如圖11～12所示。

圖9 井點降水布置圖

圖10 井點降水過程中基坑塌陷情況

圖11 深層攪拌樁相對位置示意圖

圖12 深層攪拌樁樁位布置示意圖

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)、地下水位的具體情況，實際施工的深層攪拌樁存在底部樁身咬合不完整、特別是地下水位線以下部分樁徑無法保證、樁位控制不嚴(yán)等問題，導(dǎo)致止水效果不理想，粉質(zhì)細砂由樁基縫隙中流出[2]。

深層攪拌樁施工在基坑開挖之后要及時進行堵漏，采用速凝水泥砂漿對攪拌樁樁縫進行及時填補，同時做好首尾樁接縫處的處理。由于受到機械設(shè)備施工的影響，施工過程中有可能會由于荷載過大造成攪拌樁突然斷裂發(fā)生基坑坍塌，因此采用攪拌樁施工必須加設(shè)支撐以防止發(fā)生脆性破壞[3]。

3　經(jīng)濟指標(biāo)比較

從以上4種技術(shù)方案進行比較中可以得到，采用鋼板樁圍護進行基坑開挖和鋼筋混凝土沉井開挖是四種方案中效果較好的方法。因此對這兩種方案進行經(jīng)濟比較，以選擇合適的開挖方式。

(1)鋼板樁方案

鋼板樁采用租賃的形式，鋼板樁每天的租金：10元/片，租賃周期為5個月，鋼板樁的運輸費用：400元/片，鋼板樁的打設(shè)費用：548元/片。每個承臺所需鋼板樁數(shù)量：120片。每個承臺的使用周期為15天，鋼板樁循環(huán)利用約10次。

每個承臺的鋼板樁造價：10元/片×120片×15天+548元/片×120片+400元/片×120片/10次=88560元

(2)鋼筋混凝土沉井方案

單個沉井主體：69.6m3×402.5元/m3+7.2t×3697.66元/t=54637元

考慮全部下沉到位用時約一個月，機械、人工配合開挖、局部糾偏等不確定因素，費用約為6萬以上。

4　方案選擇

采用混凝土沉井進行基坑開挖可有效防止基坑塌陷，避免了由于基坑塌陷而侵入農(nóng)田造成不必要的糾紛和損失，在工期允許的情況下，采用該方法是最為有效的。但由于本工程工期緊張，采用混凝土沉井施工技術(shù)勢必影響到整體進度，因此決定采用鋼板樁圍堰支護，承臺施工完成拔除鋼板樁后砌筑擋土墻以防止基坑的塌陷。

5　總　結(jié)

通過對各項基坑開挖方案進行比較，選擇滿足施工要求、施工進度以及經(jīng)濟合理的方案實施。通過以上各方案的實施比較，總結(jié)各開挖方案的優(yōu)缺點，對今后類似工程施工具有一定的參考意義。

[1]王慶中. 侵入既有行車道的承臺基坑回填方案優(yōu)化研究[J]. 建筑施工，2015(01):47-48.

[2]仇正中,吳啟和,牛照. 港珠澳大橋埋置式承臺基坑沖淤試驗研究[J]. 中國港灣建設(shè)，2013(01):34-36.

[3]曾毅. 錨噴豎井在橋墩承臺基坑中的應(yīng)用[J]. 建筑施工，2012(12):12-14.

Comparison and Selection of Foundation Pit Excavation Schemes for High-Speed Rail Bridge

LIU Xiu-zhang

(China Railway 18thBureau Group Fourth Engineering CO., Ltd, Tianjin 300350, China)

In the process of constructing grand bridge from Tanggu across Beijing-Tianjin-Tangshan highway, various excavation schemes of foundation pit are adopted in soft soil area, such as steel sheet pile earth cofferdam, reinforced concrete sunk well, and well-point dewatering and deep mixing pile. The rational scheme is chosen as the final way by comparing the effect and economic indicator of all schemes.

foundation pit excavation; steel sheet pile earth cofferdam; reinforced concrete sunk well; well-point dewatering; deep mixing pile

2016-06-15

劉秀章(1975-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，大學(xué)，主要從事鐵道、土木工程施工與管理工作。

TU94+

B

1673-0496(2016)03-0012-04

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.03.004