隨著城市建設(shè)不斷發(fā)展，高層建筑物和市政工程（道路、橋梁、地鐵等）也大量涌現(xiàn)，地下空間也隨之被不斷的開發(fā)利用，大量深基坑支護(hù)與施工，成為當(dāng)前基礎(chǔ)工程的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。深基坑工程是隨著我國(guó)城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種較新類型的巖土工程,發(fā)展至今,已經(jīng)成為城市巖土工程的主要內(nèi)容之一。隨著對(duì)這些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)及其對(duì)策研究的深入,越來(lái)越多的新技術(shù)在深基坑工程中得到應(yīng)用。下面結(jié)合武漢地區(qū)某橋梁的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的現(xiàn)狀及今后的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行一些探討。
一、工程概況
某橋跨長(zhǎng)400m，分左右兩幅設(shè)置，單幅橋?qū)?6．5m．下部結(jié)構(gòu)為U型橋臺(tái)，薄壁花瓶板式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本工程所處河道為Ⅲ級(jí)通航河道，線路法線與水流夾角為9．8．。通航凈高為12m，凈寬為l20m，橋址處最高通航水位4．744rn．該橋墩位于河道之中，墩位處水深9m多，樁徑為2．3m,每個(gè)墩12根樁，樁間距4．6rn,樁長(zhǎng)65．5m,承臺(tái)尺寸12．90m×17．5m×（5m+3m加臺(tái)）。地質(zhì)資料顯示：由上至下依次為淤泥質(zhì)粉砂（9．553rr0、淤泥質(zhì)黏土（7．7In），粗砂（6．2fro、全風(fēng)化巖帶（32．7m）、強(qiáng)風(fēng)化巖帶（6．0m）、弱風(fēng)化巖帶（10．3m）。
二、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件
該橋梁主要是建在漢水上，橫跨漢口和漢陽(yáng)，其工程施工地點(diǎn)地層為：
?。?）人工填土：厚0.3——0.5m，較松散。
（2）第四系全新統(tǒng)沖積層，自上而下分為以下亞層：①粘性土層；②淤泥質(zhì)土層；③亞粘土夾亞砂土與粉砂層；④粉砂層；⑤細(xì)砂層；⑥中砂層；⑦圓礫石層。其中，①-③層總厚度11.24—22.23m，粘性土、亞粘土多為軟塑及流塑狀，粉砂層極松散；④層厚度4.85—17.22m，松散7中密狀；⑤層及以下總厚度18.66—31.33m，中密7密實(shí)狀。全、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、礫巖、砂礫巖，層厚2.85—9.3m。亞砂土、亞粘土屬弱透水相對(duì)隔水層；粉砂、細(xì)砂及圓礫為強(qiáng)透水層；砂巖、礫巖為微透水—不透水層?；鶐r裂隙水有一定承壓性。
該工程場(chǎng)地條件相當(dāng)緊張，漢水兩旁都是道路?；舆吘€距北側(cè)西寧道中心14m，相鄰為5層小區(qū)；距南側(cè)道中心15m，相鄰為5-7層小區(qū)；各道路均有密布的各種管線通過(guò)。
三、深基坑施工技術(shù)
3.1工藝流程
工程與支護(hù)樁施工→降承井降水→葉開挖至櫥梁底葉→帽粱施工→土方開挖至第一道環(huán)梁底→棧橋施工→第一道環(huán)梁施工→養(yǎng)護(hù)→第一道環(huán)粱下方范圍土方開挖至第二道環(huán)梁底→第二道環(huán)梁施王→養(yǎng)護(hù)→土方開挖至坑底→入工清槽→墊層→地基與工程樁頭處理→降水井降水→底板施工→底板與鉆孔樁間土方回填，做換撐板帶→拆除第二道臻粱→地下二層結(jié)構(gòu)施工→外壤與鉆孔樁間土方回填，做換撐板帶→拆除第一道環(huán)梁→地下一層結(jié)構(gòu)施工→回填土。降水及基坑監(jiān)濺為施工全過(guò)程。
3.2基坑支護(hù)
本工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)必須達(dá)到如下目的:①為基坑施工提供足夠的作業(yè)面;②不影響基坑周圍環(huán)境正常運(yùn)行;③快捷、經(jīng)濟(jì),尤其是支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形,不得引起坡頂土體嚴(yán)重開裂,不對(duì)附近房屋及地下管線構(gòu)成威脅影響正常使用。
打樁方法為間隔跳打，嚴(yán)格控制成樁質(zhì)量。水下澆筑混凝土?xí)r，保證樁身混凝土質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。水平環(huán)梁支撐模板采用木模，在加工場(chǎng)進(jìn)行預(yù)加工，根據(jù)圖紙尺寸進(jìn)行放大樣，保證了加工尺寸準(zhǔn)確。環(huán)梁側(cè)模用的主龍骨橫鋼管根據(jù)環(huán)梁半徑彎曲成型。環(huán)梁半徑較大時(shí)，主鋼筋采用直鋼筋；小環(huán)梁半徑較小，對(duì)主鋼筋進(jìn)行彎曲成型。大小環(huán)梁相切處的連接封閉箍筋預(yù)先放置，避免了兩個(gè)環(huán)梁主鋼筋綁扎完畢后無(wú)法放置的情況。混凝土作業(yè)采用各層水平支撐系統(tǒng)整體連續(xù)澆注，未留置施工縫。澆筑完成及時(shí)覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)。
3.3基坑降水
基坑開挖前，需將坑內(nèi)的地下水位降低并排除，使坑內(nèi)土體在基坑開挖時(shí)，通過(guò)排水固結(jié)達(dá)到一定強(qiáng)度，提高坑內(nèi)土體的水平抗力，減少基坑的變形量；增強(qiáng)基坑底部穩(wěn)定性，減少坑底土體的隆起。本出人口結(jié)構(gòu)范圍地層地下水主要為：①上層滯水，位于地面下3～4m，含水層為人工填土層和粉土層，透水性弱；②潛水，位于地面下8—9m，含水層為粉質(zhì)粘土層和粉土層，透水性一般；③承壓水，位于地面下12m以下，含水層為粘土層、粉砂、中粗砂和砂礫層，透水性強(qiáng)。基坑降水采用管井+滲井方式，降水早于基坑開挖前20天開始。降水過(guò)程中對(duì)臨近建筑物和地下管線的安全進(jìn)行觀察監(jiān)測(cè)，同時(shí)在坑外地面設(shè)回灌井，必要時(shí)應(yīng)采取回灌措施，確保周邊建筑物安全。
3.4基坑圍護(hù)施工
基坑四周設(shè)直徑800mm混凝土灌注排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁間距1．0—1．2m，轉(zhuǎn)角部位局部加強(qiáng)。圍護(hù)樁采用
旋挖鉆機(jī)成孔，導(dǎo)管法水下澆注混凝土成樁。鉆孔施工時(shí)，為減少對(duì)鄰樁的干擾，保證成樁質(zhì)量，采用隔三打一的辦法施工（即每隔三根樁施工一根樁）。冠梁將圍護(hù)樁連接成整體排架，使全體圍護(hù)樁形成共同受力體系，抵抗外部土體或圍巖側(cè)向荷載。圍護(hù)樁施工完成后，立即進(jìn)行冠梁開挖和樁頂混凝土鑿除清理，圍護(hù)樁主筋錨人冠梁，冠梁采用與圍護(hù)樁同標(biāo)號(hào)混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆注，澆注時(shí)同時(shí)安裝預(yù)埋鋼板，滿足下部鋼支撐安裝需要。土方開挖后圍護(hù)樁間采用噴錨支護(hù)，防止樁間土體掉塊。
3．5鋼板樁的吊運(yùn)插打與合攏
鋼板樁檢查合格后，由兩組平車運(yùn)至碼頭，按插樁順序堆碼最多允許堆放4層，每層用墊木隔開高差不得大于10mm，上下層墊木中線要在同一垂直線上，允許誤差不得大于20mm。安插鋼板樁使用高架索道對(duì)鋼板樁進(jìn)行水平和垂直運(yùn)輸，將鋼板樁運(yùn)至指定位置，然后運(yùn)用兩個(gè)吊鉤的吊起和放下，使鋼板樁成垂直狀態(tài)，脫出小鉤，移向安插位置，插入已就位的鋼板樁鎖口中。起吊前，鎖口內(nèi)嵌填黃油瀝青混合料。箍緊鋼板用的弧度卡箍，待插入鎖口時(shí)逐個(gè)解除。鋼板樁逐塊（組）插打到底或全圍堰（矩形圍堰可為一邊），先插合攏后，再逐塊（組）打入，矩形圍堰一般先插上游邊，在下游合攏，圓形鋼板樁圍堰，插打順序有以下3種，如圖l。
從圖中看出，a與b較c少一個(gè)合攏點(diǎn)，b點(diǎn)累計(jì)誤差大于C，a、b都可能在合攏前遭受回流影響而使樁腳外移，造成合攏困難，c受回流影響較小，在流速較大處，用C式插打。在a式插打方式中，由兩側(cè)對(duì)稱向下游按順序加插，到下游合攏，兩側(cè)增插數(shù)大致相等，最多允許相差8組。在鋼板樁的垂直度較好時(shí)，一次將樁打到要求深度；垂直度較差時(shí)，分兩次施打，即先將所有的樁打入約一半深度后，再第二次打到要求深度。
3．6抽水堵漏
鋼板樁插打完，即可抽水開挖。設(shè)計(jì)有支撐的圍堰，先支撐再抽水，并檢查各節(jié)點(diǎn)是否頂緊，板樁與導(dǎo)框間木楔是否敲緊，防止因抽水而出現(xiàn)事故。抽水速度不能過(guò)快，且要隨時(shí)觀察圍堰的變化情況。當(dāng)鎖口不緊密漏水時(shí)，用棉絮等在內(nèi)側(cè)嵌塞，同時(shí)在漏縫處撤大量木屑或谷糠，使其由水夾帶至漏水處自行堵塞。樁腳滲漏時(shí)采用在樁腳處填筑土袋、填充水下砼的止水方法，若樁腳滲漏是因河床透水引起的，則采用向透水層壓注水泥砂漿或采用水下砼封底的方法止水。
3.7基坑開挖與內(nèi)襯施工
內(nèi)襯為鋼筋混凝土環(huán)形結(jié)構(gòu)，采用逆作法施工。內(nèi)襯不等厚?；娱_挖按照“對(duì)稱、分區(qū)、平衡、限時(shí)”的原則進(jìn)行，分層厚度同內(nèi)襯分層高度（3m/層）。采用“島式開挖”，即先對(duì)稱分區(qū)開挖周邊6m區(qū)域內(nèi)土方，后開挖中心土方，各區(qū)開挖的先后按照內(nèi)襯分段的施工順序確定。開挖完周邊土方后，立即施工內(nèi)襯體系，在施工內(nèi)襯的同時(shí)開挖中間區(qū)域土方，待上層內(nèi)襯混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以后再開挖下一層周邊土方，如此循環(huán)直至基底?；訌纳系较掳措A梯形開挖。
為了使基坑開挖有良好的干施工條件，每層土方開挖前啟動(dòng)坑內(nèi)降水井抽降坑內(nèi)地下水，保證坑內(nèi)水位處于開挖面以下0.5m。開挖過(guò)程中采用信息化施工工藝，由同濟(jì)大學(xué)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)反演分析，得到支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并反演土體等效力學(xué)參數(shù)。根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形判定基坑所處的安全狀態(tài)。同時(shí)，根據(jù)土體等效力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)下一施工步的結(jié)構(gòu)受力和變形。另外，利用前期的實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)用多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)方法可以對(duì)基坑未來(lái)的變形做出超前預(yù)報(bào)，并針對(duì)施工反映出的危險(xiǎn)信號(hào)提出調(diào)整施工參數(shù)建議，從而確?；娱_挖施工的安全。實(shí)踐證明，信息化施工是施工、設(shè)計(jì)單位及時(shí)了解結(jié)構(gòu)物安全狀態(tài)、適時(shí)調(diào)整施工工藝、保證工程安全的有力手段。
3.8施工注意事項(xiàng)
（1）施工降水不宜過(guò)快，降水過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)周邊建筑物、管線和地表沉降監(jiān)測(cè)。土方開挖必須在水位監(jiān)測(cè)指導(dǎo)下進(jìn)行。
（2）施工過(guò)程中注意基坑周邊用水管理，加強(qiáng)管線滲漏情況觀測(cè)，切斷基坑周邊水源補(bǔ)給途徑。若放線坑壁有滲漏隋況，應(yīng)查清原因，切忌盲目注漿堵漏。
（3）在施工中應(yīng)嚴(yán)格控制基坑周邊堆載，基坑周邊2m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載，基坑周邊1．4倍坑深范圍應(yīng)控制堆載。
?。?）土方開挖必須與支撐架設(shè)同步施工，按設(shè)計(jì)要求分層開挖，嚴(yán)禁超挖和掏底開挖。開挖段的長(zhǎng)度必須根據(jù)基坑深度和坡度合理確定，不宜過(guò)長(zhǎng)。當(dāng)基坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，必須馬上澆筑墊層混凝土，進(jìn)一步減少基坑變形值。底板混凝土必須在5—7d內(nèi)完成，相應(yīng)結(jié)構(gòu)層施工及時(shí)跟上，以建立永久的受力平衡體系，從根本上控制住基坑變形。
（5）加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，掌握邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)、安全程度和支護(hù)效果，以便隨時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)及基坑施工方案，確保基坑安全可靠。
4、總結(jié)
該工程深基坑施工，采取了合理的技術(shù)措施嚴(yán)格的施工管理，采用信息法監(jiān)測(cè)施工，在施工取得了很好的效果，保證了深基坑的順利完成和邊環(huán)境的安全。從施工情況分析，與其他基坑支護(hù)方法比較，不但大大節(jié)約了成本，而且工效明顯。該鋼板樁支護(hù)技術(shù)成熟、工藝簡(jiǎn)便、工期短、施工成本低及文明施工，并具有強(qiáng)度高、結(jié)合緊密堵水性好、速度快、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)。
