3、卵石地层深水基坑施工方案

1、3拉萨市纳金大桥卵石地层深水基坑施工工艺3.1工程概况纳金大桥主桥桩号为 K0+842.680K1+217.320,为70+2x117+70米三塔矮塔 斜拉桥。其中7#、11#墩为过渡墩，8#、9#、10#为主墩。主桥基础及下部结构 为桩基础、方形和王宇形承台、门式墩、柱式墩，其中主墩承台尺寸为26.1mx11.6mX 3.6m,且位于拉萨河河床内，承台底标高与河面水位的平均高差为 4.5m, 其深水基坑的开挖是施工的重点和难点。施工特点主墩8#、9#、10#均位于拉萨河河床内，其中9#主墩位于拉萨河主河道内， 且承台标高最低，施工难度最大，因此以 9#主墩承台为主体进行案例分析。根据地质勘察

2、报告显示：桥位区大部分为含水的稍密密实砂卵石土层，卵石含量5365%,以20200mm的骨架颗粒为主，含少量漂石，粒间由粗、细 砂充填，未见底，涨水时大部分淹没。本次勘察时为枯水期，钻孔中水位为0.2 5.70米，基本上与拉萨河水面持平，且随河水水位涨落而变化，卵石层连通性好， 潜水直接接受河水补给。同时，地质报告显示：9#主墩桥区原地面以下至3644.51m标高为稍密卵石 地层，该内地质层的地基承载力基本容许值卡400kPa,而一般粘土地层的承载 力为50100kPa简而言之，9#主墩的地基承载力大，卵石层稳定性高。综上所诉，9#主墩的承台施工特点为：位于拉萨主河道，地下水位高，渗水量巨大；

3、地基承载力高，地层稳定性高，适合大型基坑的开挖。优化方案9#承台底标高3651.6m,拉萨河正常水位标高 3656.1m,高差4.5m。承台长 26.1m,宽11.6m,属于大型水下基坑，需要确保基坑的稳定性，同时解决基坑排 水问题。由于9#主墩地基承载力高，因此解决基坑排水问题是决定施工方案的 最重要因素。35根据公路施工手册-桥涵，对大方量渗水基坑的处理措施主要有 3种： 集水坑排水法、板桩法、帷幕法。（一）原设计一一板桩法主要采用钢板桩或钢管桩进行围堰打设，先阻水，然后抽水。目前，9#墩原地面标高为3658.4m基坑设计底标高为3651.6m,高差6.8m。要使板桩起到 隔水的作用，板桩

4、的打设深度至少要大于 8m。但是，由于卵石层地基承载力很 大，一般打设深度小于6m,（钢便桥采用50钢管桩做支撑，采用60t振动锤施 工，平均打设深度只能达到5m）,再加上基坑较大，成本过高，且达不到阻水效 果，此法未通过。36(二)原设计一一旋喷帷幕法采用高压旋喷机在基坑周围打设水泥桩， 形成阻水帷幕，然后抽水。该法的 施工需要有专业的施工队伍，施工完后需要等待水泥桩形成一定强度后方可开 挖，耽误工期。再者，同板桩法，旋喷机无法穿透卵石地层进行喷浆，不能形成 有效的阻水帷幕，也不能采用。(三)优化方案一一集水坑排水法1、方案优化指导思想(1)承台施工需要赶在汛期来临前完成，同时尽量压缩工期，

5、力争墩柱在汛期前施工完成。因此，基坑的开挖越快越好；(2)西藏地区物资匮乏，专业施工设备和材料均需要从内地购买拉运至施37 工现场，需要合理选择施工工艺节约成本；(3)保护环境，严禁拉萨河水污染；(4)制定环境恢复措施，保证施工后湖区恢复原样。2、方案确定采用板桩法，需要进场大量钢板桩以及施工用的履带吊和振动锤。 所有材料 和设备，均需要从内地购买拉运，不但施工成本增大，同时由于长途运输不能确 保时间，因此施工工期也得不到保证。旋喷桩法，需要从内地进场高压旋喷机和专业施工队伍，同样是增加了成本， 工期无法保证，同时旋喷桩在卵石地层施工，极易将水泥浆渗透入河水，造成拉 萨河的污染；施工好的水泥墙

6、帷幕，在承台施工完成后极难拆除，因此该法不宜 采用。集水坑排水法采用大断面开挖基坑， 除一次性增加抽水泵外，其余设备均不 需增加。由于不需要外运设备材料，施工工艺简单实用，施工工期将被最大程度 的压缩。同时由于采用机械开挖，不会造成任何环境污染，完工后，恢复河床地 形地貌也方便，因此确定采用大坡比开挖法进行基坑施工。大坡比开挖基坑施工方案和工艺(一)总体方案1、基坑尺寸设置基坑开挖好后，一要确保稳定，二要方便施工，因此，项目部严格按照有关 要求对基坑进行开挖。(1)边坡设置根据公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000明挖地基基坑的相关要求，卵石土，且坡顶有动荷载时，坑壁坡度设置为 1:1

7、.25同时，当基坑深度大于5m 时，可加设施工平台(宽度不小于 0.5m)。9#墩原地面标高为3658.4m基坑设计底标高为3651.6m基坑深度6.8m, 为方便施工，在3m高度位置增设一个2.5m宽的施工平台。38(2)施工距离设置基坑深度6.8m,为方便集水沟和集水坑的挖设，为增加施工区域方便施工， 同时也为施工安全距离的增加，设置基坑底部 2m的施工距离。(3)特殊设置9#承台左侧11m为施工便桥，基坑的开挖会对便桥桩基造成影响，地基静 载力的变化将危害到便桥整体的稳定。因此，需要对基坑范围内的地基进行加固， 同时改变该处边坡的形式。(4)基坑开挖示意图根据现场实测的拉萨河水面标高，以

8、及承台所处的实际位置，计划按照设 置开挖。靠近便桥的一侧，由于空间较少，因此取消了 2.5m施工平台的设置。同时, 为了确保边坡的稳定，在基坑顶部 1.5m位置，按照1m间距打设50钢管桩，然 后将钢管桩用工字钢连接起来，形成钢管桩围堰。集水沟设置在基坑底角，尺寸为80cm宽，50cm深。集水井设置在承台右侧 基坑底角，尺寸为长宽1.5m,深度1m。见图3.4.1。39为边 2计以寸尺图本1:注4 QBK3 4 QBK3 丁 *T *丁 丁 fT*丁 1T-15/*4 5- 2 573 2AA丁 不;574 52 ms-3 21-621 LOGO 6512图3.4.1基坑开挖剖面图根据公路施工

9、手册-桥涵对基坑的渗水量进行计算，以确定基坑的大 致渗水量，从而确定抽水设备的数量，以便施工时指导施工。40(1)渗水系数的确定根据手册，渗水系数K按经验数据法可得：土层渗透系数K近似值，在卵石地层，K=100500 m/d按图纸颗粒大小的渗系数，在卵石地层，K=100200 m/d按照大基数进行计算以确保施工顺利，取 K=200 m/d。(2)渗水量的计算根据基坑所在条件情况，选用相应公式计算基坑总渗水量。基坑近河沿时：Q=1.366 K (H2-h2)/lg(2D/r 0)其中，Q -基坑总渗水量，m3/dK 渗水系数，m/d ,取值200m/dH 含水层厚度，m,按地质报告取值5.7mh

10、 抽水后稳定水位至不透水层厚度，m,封底混凝土标高3652.1m,水位平均标高3656.1m,取值4mD 基坑至水边距离，m,经测量，平均距离取值17mM 一引用基坑半径，m,矩形基坑，0=4B+L) /4,B、L为基坑的宽度和长度，”取值1.14,计算得出，0=1.14X (47.975+376 +4弋 24.4m带入数据，得出：Q1=1302.7m/h在水文资料不精确的情况下：Q2=Fq+F2q2其中，Fi、F2 一分别为基坑底面积、侧面积，m2q1、q2 一分别为基坑底面积侧面积平均渗水量，m3/m 2Fi 坑底面积=(11.6+2+2) X ( 26.1+1+2) =453.96 m4

11、1基坑抽水过程中，渗水面积为基坑底至水面(4m),且根据现场可见，集中渗水区域为承台左侧、下侧全部和右侧的一半，因此F2基坑渗水侧面积=(24.6+47.95 /2 X4X 1.25+ (37.6+15.6 /2 X 4X 1.25=282.99 m2根据经验数值，坑底单位面积渗水量为：土的类别土的特征与粒径q1( m3/h )粗砂及大砾石漂石层砂粒径2mm以上或砾石大漂石含量在30%以上2.04.0取平土MS qi=3 m3/h。基坑侧面单位渗水量估算:坑侧类别q2 (m3/h )无支撑基坑按上表同类土质q1的20%30%取 q2=30% x q=0.9 m3/h。Q 2= Fiqi+F42

12、=453.96X 3+ 282.99X 0.9=1644.87 m/h取两种计算方法的平均值Q = (Q1+Q2) /2=1473.8 m3/h为确保施工顺利，需要准备总抽水量为 1800哥/h的水泵。3、施工方案采用挖机直接开挖，开挖分两层进行，第一层开挖至台阶位置，第二层开挖 至基坑底标高。开挖出来的卵石，用装载机及时铲走，避免堆载在坑边上造成边 坡受压坍塌。(二)施工工艺流程测量放样一开挖第一层基坑一设置临时集水坑排水一开挖第二层基坑一设 置集水坑排水一修整基坑42（三）施工工艺1、测量放样根据基坑设计尺寸，放出最外边线，用白灰洒出灰线，方便挖机开挖。2、开挖基坑采用挖掘机开挖，按照测量

13、放线进行开挖。先开挖至台阶处。见图 3.4.2图3.4.2开挖至台阶位置图3.4.3设置水泵，开始排水，同时开始进行第二次基坑开挖43继续开挖至设计承台底标高。机械开挖至基底设计标高以上2030cm时停止作业，由人工测量设计标高，然后严格控制开挖深度。由于封底混凝土为50cm厚，因此底标高不得高于设计标高，尽量挖深基坑，确保封底混凝土的厚度。基坑的开挖尺寸要符合设计要求。人工配合挖机对基底进行修整，确保各尺寸规格符合要求，方可进行下一步工序的施工。见图 3.4.4图3.4.4开挖至承台底标高基坑的开挖坡度以保证边坡的稳定为原则，根据地质条件，开挖深度，现场的具体情况确定，当基坑壁坡不易稳定时，

14、可放大坡比进行开挖。见图3.4.5图3.4.5右侧为开挖的施工台阶，上侧为加大坑壁放坡44基坑开挖好后，设置好泵站。总计约 20台水泵，全部集中在基坑集水坑抽水。由于泵站要一直工作到承台混凝土浇筑完后拆模，因此必须设置备用电源, 确保泵站不会断电。见图3.4.6图3.4.6左上角为基坑设置的泵站,3.5经济效益分析（一）采用板桩法施工方案所发生的费用分析1、钢板桩费用：钢板桩围堰尺寸为 28X13m,每根钢板桩长 8m。选用 WRU30-700型钢板桩，宽度70cm,单位重119.3kg/m。一个承台所需钢板桩为 112t,共需钢板桩约336to拉萨地区没有钢板桩，需从内地拉运，由于内地没有这

15、么远距离的钢板桩租赁业务，必须购买，其价格约为 8000元/吨。即钢板桩需花费268.8万元。2、履带吊费用：拉萨没有履带吊，需从外省租赁。经联系协商，一个履带 吊的进出场费用为30万元，每月租金约为10万元。主墩3个承台，施工周期受 桩基施工进度的影响，约为3个月。因此，履带吊费用需花费约 60万元。3、其它费用：不考虑振动锤的使用。基坑其余材料，如围楝和内撑，同样需从内地采购，花费约为一个承台15万元，则主墩3个承台需花费45万元。通过以上分析可知，采用钢板桩施工方案，其机械设备发生的费用为：268.845+ 60+ 45=373.8 万元。（二）采用高压旋喷桩施工费用分析拉萨地区没有旋喷

16、桩专业施工队伍， 需从内地进场施工队。采用高压旋喷机 喷浆施工，帷幕内尺寸为长 30m、宽15m,两排桩呈梅花状布置，桩的中心距 800mm,排距700mm,桩径1000mm,桩间搭接200mm,采用XY-100型钻机施 工形成止水帷幕。一个承台基坑止水帷幕所需打设旋喷桩约为 2250nl采用总价 包干的分包形式，与队伍协商的价格为 700元/m。即三个承台所需费用为700X 2250X 3=472.5万元。（不包括拆除费用）同时，其余材料（围楝和内撑）按照板桩法施工计算，大致为 15X 3=45万 元。通过以上分析可知，采用高压旋喷桩止水帷幕施工方案，设备材料的费用为： 472.5+ 45=

17、517.5 万元。（三）采用大断面开挖集水坑排水法费用分析根据计算，满足施工需要配备抽水总量为1800川/h的水泵。排水量为180 m3/h的潜水泵，从内地购买运至拉萨，整套约1.2万元/台。按照3个承台同时施工计算，需要费用为 1.2X 10X 3=36万元。其余费用基本上同前两种方案，不过由于基坑开挖量增大，需要增加大约 10万元的挖机台班费。通过以上分析可知，采用大开挖基坑施工方案，设备材料的费用为：36+10=46万元。（四）从三种方案对比情况来看，采用大断面开挖集水坑排水施工方案最多 可节约直接费用517.5-46=471.5万元。46力杀材料设备分包费用合计板桩法313.860373.8旋喷桩法45472.5517.5大开挖法103646力荣（一）方案（二）一方案（三）二327.8万元一方案（三）二471.5万元三种方案费用统计表单位：万元3.6社会效益评价纳金大桥是我局第一个高海拔地区的桥梁项目，由