大型桥墩基坑支护和降水方案设计

1、大型桥墩基坑支护技术研究 叶永发（ 建安公司温福铁路项目部）摘要：以温福铁路客运专线某大桥桥墩基础工程为背景，探讨各类基坑支护技术在本工程中的应用方法，在此基础上提出了适应的施工方法和相关工艺。关键词：基坑 开挖 支护 研究随着经济建设的发展和人们生活水平的提高，近年来我国的各类建筑与市政工程得到了飞速发展。房屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工时需开挖的地坑，即为基坑。一般认为深度在6m以上或者有支护结构的基坑即为深基坑。桥梁施工中，基坑工程更为复杂，突出的一个难题就是基坑施工时地下水的处理技术。在本文中，以温福大桥某桥墩基础施工为背景介绍了常用的施工方法。一、常见基坑支护结构类型深基坑必须进

2、行支护设计。根据不同的基坑深度、地质、环境与荷载情况采用不同的支护结构。基坑支护结构通常可分为桩（墙）式支护体系和重力式支护体系两大类，根据不同的工程类型和具体情况，这两类又可派生出多种支护结构型式。桩（墙）式支护体系一般有支护墙结构、支撑（或锚杆）结构以及防水帷幕等部分组成。主要有地下连续墙、柱列式灌注桩、钢板桩和混凝土板桩等形式。桩（墙）式支护体系的墙体厚度相对较小，通常是借助墙体在开挖面以下的插入深度和设置在开挖面以上的支撑或锚杆系统来平衡墙后的水、土压力和维持边坡稳定。对于开挖深度不大的基坑，经过验算也可以采用无支撑、无锚杆的悬臂式支护体系。重力式支护体系一般指不用支撑及锚杆的自立式墙

3、体结构、厚度相对较大，主要借助其自重、墙底与地基之间的摩擦力以及墙体在开挖面以下受到的土体被动抗力来平衡墙后的水压力和维持边坡稳定。在基坑工程中，重力式支护体系的墙体在开挖面以下往往需要有一定的埋入深度。目前，在我国各地常用的水泥土支护体系以及格构式地下连续墙一般都归在重力式支护体系中，其受力性能类似于悬臂式的桩（墙）式支护结构。1、水泥土挡墙通过深层搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。其优点是由于采用重力式挡墙，不需要支撑，便于基坑内机械化快速挖土；具有挡土、止水的双重功能；搅拌桩（旋喷桩）施工

4、时无环境污染，一般情况下造价较低，其缺点首先是位移相对较大，尤其在基坑长度较大时。为此可采用中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移，近几年来被广泛用于57m深基坑支护结构。2、排桩排桩包括钢板桩、钢筋混凝土板桩及钻孔灌注桩、人工挖孔桩、冲孔灌注桩等, 其支护形式包括：1）柱列式排桩支护：当边坡土质较好、地下水位较低时, 可利用土拱作用, 以稀疏的钻孔灌注桩或挖孔桩作为支护结构2）连续排桩支护：在软土中常不能形成土拱, 支护桩应连续密排, 并在桩间做树根桩或注浆防水; 也可以采用钢板桩、钢筋混凝土板桩密排。3）组合式排桩支护： 在地下水位较高的软土地区, 可采用钻孔灌注桩排桩与水泥搅拌桩防渗墙组合

5、的形式。二、工程背景介绍本文中主要探讨桥墩特大桥4#、5#、6#、7#墩基坑，其中4#、5#、6#墩台位于河的北侧，7#墩台位于河的南侧，从现场勘测和钻孔了解，场地地质条件：从自然地面到基岩面均为河床冲积的卵石夹漂石层，最大颗粒超过200mm，级配不均匀，夹砂，少粘土，结构疏松，孔隙大。水量极为丰富，水位标高（最高）12 .8m，与河面标高一致，受河水控制，基坑深度和面积见下表：表1 墩号基坑深度（m）墩台面积（m×m）支护面积（m×m）45.2514.4×9.416.4×11.453.7214.6×9.616.6×11.6

6、65.2019.2×12.521.2×14.575.1619.2×12.521.2×14.5三、备选方案介绍1、旋喷桩方案根据场地周边条件和水文及工程地质条件，因地下水原因不能采取单纯放坡开挖方案，必须考虑侧向支护和止水帷幕，坑底封底处理。采取三重管（或二重管）高压旋喷桩进行帷幕和封底，同时将侧向帷幕的水泥墙作支护结构。因水泥土墙的脆性，同时采用型钢对水泥墙进行支撑，确保侧壁的稳定。高压旋喷桩直径为800mm，侧向帷幕及坑底封底的桩长由计算得出，详见图1。图1 4墩基坑方案1支护平面图本方案采用三重管（或二重管）高压旋喷桩，正式施工前应进行试孔：根据试孔

7、调整压力，确保成桩直径达到设计要求。施工顺序为：先施工侧壁帷幕的高压旋喷桩，再施工坑底的高压旋喷桩，然后进行支撑，最后进行土方开挖。2、冲孔灌注桩方案主体方案采用强降水加放坡方案，采用大泵量、多口井降水，同时考虑到周边堤和河流的环境，对4#、6#、7#相应部位采取必要支护和帷幕，冲孔灌注桩采用水泥土桩和钢筋混凝土桩相互咬合形式，结合坑的大小和降水深度分别在坑底设置若干降水井，并配深井水泵进行降水。为了控制位移，在平面上设置混凝土支撑。冲孔灌注桩直径为800mm。4#墩台除靠5#墩台的一侧有放坡空间，其余三边无放坡空间故采用冲孔灌注桩帷幕和支护，另设置11口降水井； 5#墩基坑四周设冲孔灌注桩帷

8、幕和支护，上部采用全部放坡及11口降水井降水；6#墩基坑临近公路，四周采用冲孔灌注桩支护，有三侧的上部可以采用放坡，另设置11口井降水；7#墩台四周采用冲孔灌注桩支护，上部放坡支护，降水井设置11口。限于文章篇幅，在此只给出4墩基坑支护方案平面图：图2 4墩基坑方案2支护平面图本方案采用冲孔法施工灌注桩，桩径不小于800mm，桩间搭接150mm。施工顺序：先施工侧壁的冲孔灌注桩、水井、冠梁、斜撑，然后降水运行，最后进行土方开挖。四、施工方案选择由于本工程基坑的开挖深度都在6m以内，并且桥墩基础施工不受建筑红线限制，因此采用重力式支护结构完全可以满足要求。但是考虑到地下水比较丰富，基坑地基土均为河床冲积的卵石夹漂石层，最大颗粒超过200mm，渗透系数很大，当开挖到坑底时，水头差可能导致旋喷桩开裂渗水，因此在施工中使用了冲孔灌注桩方案。五、结语由于岩土工程的复杂性，深基坑支护必须制定完善的基坑支护结构方案、降水和土方开挖方案。在具体的方案选择时还应该考虑到施工费用，例如在本工程中选择冲孔法进行灌注桩施工，比钻孔灌注桩的造价大大降低。参考文献：1赵志缙, 高层建筑