高速鐵路聯(lián)絡(luò)線跨道路特大橋深基坑施工技術(shù)

XX高速鐵路XX西客站聯(lián)絡(luò)線跨XX路特大橋1工程概況XX高鐵聯(lián)絡(luò)線XX354+226.72跨XX路特大橋36號墩XX354+322.2~37號墩XX354+354.9上跨XX市預(yù)留XX路。XX路同時下穿XX上下行線，橋涵結(jié)構(gòu)為（1-10+1-15+1-15+1-10）m框構(gòu)橋，凈高5.5m。為避免XX路施工對特大橋墩身、承臺影響，將承臺頂標(biāo)高降至框構(gòu)橋底板頂標(biāo)高。地面標(biāo)高：29.70m，承臺底標(biāo)高：17.7m，地下水位標(biāo)高：25.0m，承臺基坑開挖深度12m。承臺尺寸：12.5*8.1m，加臺尺寸9.1*4.3m。地質(zhì)資料：0~19.2m（標(biāo)高：29.7~10.8m）為粉質(zhì)粘土б0=150kpa；19.2~42.3m（標(biāo)高10.8m~-12.3m）輝長巖б0=500kpa2方案實(shí)施背景跨XX路特大橋36、37號墩位于XX下行線與XX北方車輛廠廠房之間。承臺基坑邊緣距XX下行線13.9m，距XX北方車輛廠廠房5.0m，廠房高度15m，基坑開挖施工不具備自然放坡條件。這兩個深基坑工程在特大橋工程施工中屬重點(diǎn)及難點(diǎn)工程，施工方案的制定既要保證XX下行正線行車安全又要保證廠房建筑安全，同時應(yīng)力求減少工程量節(jié)約成本。為此針對該深基坑制定了專項(xiàng)施工方案，確保目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。3施工方案的選定經(jīng)過現(xiàn)場綜合評定和方案比選，確定采用鉆孔樁支護(hù)與拉森Ⅴ型（12m）鋼板樁相結(jié)合，通過設(shè)置三道圍檁支護(hù)加固并采用水泥旋噴樁止水帷幕止水，在基坑范圍內(nèi)抽靜水防止線路、廠房變形的支護(hù)方案。3.1總體施工方案為避免機(jī)車車輛廠廠房處發(fā)生變形，在靠近廠房基坑外側(cè)范圍按照間距2.25m布置直徑1.25m的鉆孔樁。其他三面基坑防護(hù)采取打設(shè)拉森Ⅴ型（12m）鋼板樁，設(shè)置圍檁支護(hù)的基坑防護(hù)形式。按基坑開挖深度設(shè)置三道圍檁支護(hù)。三道圍檁支護(hù)的設(shè)置位置：在距地面3m處設(shè)置第一道層圍檁，（標(biāo)高：26.7m），距地面6.8m處設(shè)置第二道圍檁（標(biāo)高：22.9m）。在距地面9.3m處設(shè)置第一道層圍檁（標(biāo)高：20.4m）第一、第二道圍檁：橫向采用兩根I50a工字鋼并置，與拉森鋼板樁連接，斜向支撐采用I50a兩根工字鋼作為支撐。第三道圍檁：橫向采用三根I50a工字鋼并置，與拉森鋼板樁連接，斜向支撐采用三根I50a工字鋼作為支撐。圍檁支撐的設(shè)置：第一道支撐，長寬方向均設(shè)置2個支點(diǎn)。第二道支撐，長寬方向均設(shè)置4個支點(diǎn)。第三道支撐長度方向設(shè)置5個支點(diǎn)，寬度方向設(shè)置4個支點(diǎn)。降水方案：避免降水造成線路、廠房沉降，不采取大口井方案，在基坑四周設(shè)置2排水泥旋噴樁止水帷幕，旋噴樁深度16m，樁底位于基巖上。方案橫斷面圖3.2理論計(jì)算由于設(shè)計(jì)方案對施工提出了概括性說明，詳細(xì)的理論計(jì)算及方案細(xì)節(jié)需要編制專項(xiàng)方案。3.2.1鉆孔樁支護(hù)鉆孔樁支護(hù)采用北京理正深基坑計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，廠房荷載選取50KN/m，基坑深度12m，嵌入深度11m，其中嵌入輝長巖3.8m。樁間距2.25m，樁徑1.25m，混凝土強(qiáng)度等級C30，支錨道數(shù)為3道，設(shè)置施工工況按照開挖→加撐→開挖→加撐→開挖→加撐的施工順序進(jìn)行施工安排。軟件根據(jù)各施工工況計(jì)算出每到工況的土壓力及位移、地表沉降量、最大彎矩、最大剪力、配筋布置等各項(xiàng)參數(shù)。為加強(qiáng)樁體整體穩(wěn)定性在樁頂設(shè)置冠梁將鉆孔樁連成整體。3.2.2拉森式鋼板樁長度、支撐間距、數(shù)量計(jì)算地質(zhì)資料：0~19.2m（標(biāo)高：29.7~10.8m）粉質(zhì)粘土б0=150kpa（取承載力最低者）Φ=25oγ=19.4KN/mc=25kpa19.2~42.3m（標(biāo)高-12.3m~10.8m）輝長巖б0=500kpa計(jì)算原則：承臺邊至線路中心15.4m，列車動活載自軌枕底兩端向下按45o擴(kuò)散角計(jì)算，擴(kuò)散線位于基坑開挖范圍外，所以不再計(jì)算列車動荷載（《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10025-2006》）。遠(yuǎn)離線路一側(cè)的基坑防護(hù)只考慮土壓力。基坑開挖之前先放坡開挖，放坡坡度1：1，深度2m（靠近廠房一側(cè)不再放坡），盡量減少打入拉森式鋼板樁的施工難度。計(jì)算時考慮基坑邊緣汽車及挖掘機(jī)荷載，按10KN/m計(jì)。由于基坑底部不具備設(shè)置圍檁的條件，這樣拉森鋼板樁最底部成為懸臂端，按照等彎矩布置確定各層支撐的間距，計(jì)算出懸臂端的最大允許跨度。根據(jù)每道圍檁設(shè)置的位置分別計(jì)算土壓力，作為計(jì)算圍檁設(shè)置的依據(jù)。并且根據(jù)圍檁的受力計(jì)算出圍檁所需的強(qiáng)度，并由此配置圍檁的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過最終計(jì)算的確定圍檁的材料配置。經(jīng)過計(jì)算后確定加固所需的各項(xiàng)材料（一個基坑）：長度12m拉森式鋼板樁100根、Ⅰ50a型工字鋼25t、樁長16m高壓旋噴樁433根、樁長23m直徑1.25m鉆孔樁5根。3.2.3止水帷幕設(shè)置由于該施工工點(diǎn)位于XX市區(qū)，地下水位高，靠近XX線路及廠房的距離較近，由此制定了在基坑四周設(shè)置兩排水泥旋噴樁作為止水帷幕的施工方案。樁徑0.5m、樁底位于基巖上，兩排交錯咬合布置。止水帷幕示意圖3．3施工組織1、工藝流程鋼板樁施工工藝流程為：準(zhǔn)備工作→定位測量→預(yù)先開挖（溝槽開挖）→設(shè)圍擋→插打鋼板樁→施工支撐→基坑開挖→施工監(jiān)控→承臺澆筑施工→鋼板樁拆除。在確保安全的前提下，基坑支撐的施工與基坑開挖按“先支撐后開挖，分層支撐分層開挖”的原則進(jìn)行，考慮圍檁支架安裝及圍檁施工方便，每層開挖應(yīng)比圍檁低50㎝。具體支撐順序如下：挖至第一層支撐處下50cm→加第一層圍檁及內(nèi)撐→挖至第二層支撐處下50cm→加第二層圍檁及內(nèi)撐→挖至第三層支撐處下50cm→加第三層圍檁及內(nèi)撐→開挖至基底。鋼板樁內(nèi)撐安裝。按照方案設(shè)置支點(diǎn)的尺寸安裝內(nèi)撐，對圍檁型鋼和內(nèi)撐接頭位置用三角加勁板焊接，同時加強(qiáng)焊縫質(zhì)量檢查。2、施工準(zhǔn)備鋼板樁運(yùn)到工地后，需進(jìn)行整理。清理鎖口內(nèi)雜物，對缺陷部位加以整修。外觀檢查的主要內(nèi)容：表面缺陷、長度、寬度、厚度、高度、平直度、鎖口形狀等。重復(fù)使用的鋼板樁應(yīng)符合下表的標(biāo)準(zhǔn)要求：序號檢驗(yàn)項(xiàng)目允許偏差檢驗(yàn)方法1樁垂直度＜1%尺量2樁身彎曲度＜2%L為樁長，尺量3齒槽平直度及滑度無焊渣或毛刺用1m長的樁段作通過實(shí)驗(yàn)4樁長度不小于設(shè)計(jì)長度尺量3、打樁設(shè)備采用震動式打樁機(jī)配合吊車打入。4、測量定位（1）、將施工區(qū)域控制點(diǎn)標(biāo)明并經(jīng)過符合無誤后加以有效保護(hù)。（2）、設(shè)置工字鋼導(dǎo)梁，保證打出的鋼板樁在一條直線上。（3）、插打：振動錘將鋼板樁吊至插點(diǎn)插打，保證垂直度。（4）、合攏：在即將合攏時，開始測量并計(jì)算出鋼板樁底部的直線距離，再根據(jù)鋼板樁的寬度，計(jì)算出所需的片數(shù)，按此確定下一步鋼板樁如何插打。5、鎖口漏水的處理及預(yù)防對于檢查合格的鋼板樁，為保證在施工過程中能夠順利插打，并增加鋼板樁在使用時的防滲性能。每片鋼板樁鎖口都應(yīng)均勻涂以混合油，其體積比為黃油：干膨潤土：干鋸末=5:5:36、安裝圍檁及內(nèi)支撐圍檁單根桿件在加工廠加工好，然后逐根運(yùn)至現(xiàn)場在拼接在一起。后安裝內(nèi)支撐。圍檁與鋼板樁之間空隙用木楔打緊。7、基坑開挖待鋼板樁圍堰合攏之后，首先進(jìn)行基坑排水，利用水泵不間斷抽水，同時檢查鋼板樁有無漏水現(xiàn)象。對漏水的地方及時進(jìn)行封堵。在基坑底部四周設(shè)置排水溝和集水井，及時抽走基坑范圍內(nèi)的水。距地面2m處的基坑放坡開挖后，為防止雨季沖刷邊坡，在基坑四周邊坡上采取水泥砂漿護(hù)坡防護(hù)措施。在基坑頂部四周設(shè)置圍堰，防止地表水流入基坑。8、開挖過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控為確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)正常工作，防止鋼板樁位移較大，施工中對鋼板樁偏移進(jìn)行跟蹤測量，控制點(diǎn)選在鋼板樁頂穩(wěn)定點(diǎn)。在挖土期間及挖土完成后每天2次觀測位移。及時掌握變形情況。9、拔樁待第一步承臺施工結(jié)束后，回填承臺與鋼板樁間的空隙，回填密實(shí)，然后拆除中間影響承臺加臺施工的橫撐。待承臺加臺施工結(jié)束后，回填土至第三道圍檁位置，拆除第三道圍囹。剩余第一、二道圍檁待墩身處土方回填至圍檁位置時，方可拆除圍檁。先拆除鋼支撐，再根據(jù)打入時鋼板樁的難易程度，確定拔樁順序。拔一根清理一根，并及時運(yùn)走清理場地。3.4鋼板樁打拔安全保證措施（一）、危險源辨識及安全保證措施：承臺邊緣距接觸網(wǎng)桿最小為10m，鋼板樁長度12m，打拔鋼板樁時必須采取措施防止打樁機(jī)侵入限界及樁機(jī)失穩(wěn)。保證措施：1）鋼板樁施工采用液壓挖掘機(jī)和液壓高頻振動打樁機(jī)打入的方式?，F(xiàn)場技術(shù)人員確定鋼板樁打入位置，并將打入承臺底以下的深度做詳細(xì)交底；打樁前必須確認(rèn)施工范圍內(nèi)有無地下電纜等設(shè)備。2）機(jī)械設(shè)備進(jìn)場前，將該機(jī)械設(shè)備的合格證、技術(shù)參數(shù)進(jìn)行上報，每次使用前對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查。3）施工前將施工配合通知單送達(dá)設(shè)備管理單位，并要求設(shè)備管理單位派員監(jiān)督。4）只要有鋼板樁作業(yè)必須設(shè)置專職指揮人員，專職指揮人員必須是正式施工管理人員，專職指揮員要隨身攜帶對講機(jī)，專職指揮人員站位要選擇視野開闊的位置，站在操作人員前方。指揮員要加強(qiáng)和操作人員溝通，指揮手勢要讓操作人員明白。5）在施工過程中要隨時注意擺臂距離XX下行線接觸網(wǎng)的距離，必須保證在距接觸網(wǎng)回流線2m外。6）現(xiàn)場施工人員、指揮員、防護(hù)員必須佩帶安全帽。7）夜間施工時要有足夠的照明設(shè)施并注意安全用電。8）打樁設(shè)備要保持良好狀況，安排專人定期檢查設(shè)備狀況，必須經(jīng)過調(diào)試、檢測，確認(rèn)技術(shù)性能和安全裝置狀態(tài)良好后方準(zhǔn)試用。9）施工機(jī)械配有專人負(fù)責(zé)保養(yǎng)，輪班作業(yè)應(yīng)執(zhí)行交接班制度，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期、不定期檢查，確保設(shè)備安全運(yùn)營，并在機(jī)械使用過程中做好設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄。10）吊車、挖掘機(jī)等大型機(jī)械施工嚴(yán)格執(zhí)行建指審批的《XX高鐵聯(lián)絡(luò)線跨XX路特大橋施工安全專項(xiàng)方案》。3.5內(nèi)撐體系施工鋼板樁圍檁內(nèi)撐體系與基坑開挖同步進(jìn)行。開挖至支撐系統(tǒng)下50cm進(jìn)行支撐系統(tǒng)的施工。根據(jù)圍檁設(shè)計(jì)高程確定牛腿高程，以2m的間距焊接鋼牛腿。牛腿焊接時高程保持一致，確保在同一水平面。1、第一道圍檁及內(nèi)撐設(shè)置承臺尺寸：12.5m*8.1m，圍檁內(nèi)部尺寸14.5m*10m，預(yù)留1m工作面，滿足設(shè)置排水溝、集水井的尺寸要求。原地面向下3.5m，設(shè)置第一道圍檁。圍檁材料選?、?0a兩根工字鋼并置，封閉形成一個整體結(jié)構(gòu)。并設(shè)置一道斜撐。Ⅰ50a兩根工字鋼采取鋼板焊接為一個整體，斜向支撐設(shè)置在距端部4.5m的位置，與圍檁間采取焊接的方式連接。圍檁與每根拉森鋼板樁之間空隙需打入木楔抵緊。在拉森式鋼板樁上焊接[20槽鋼作為馬蹬支撐圍檁。2、第二道圍檁及內(nèi)撐設(shè)置將基坑開挖至距地面6.8m，設(shè)置第二道圍檁。圍檁材料選?、?0a兩根工字鋼并置，封閉形成一個整體結(jié)構(gòu)。并設(shè)置兩道斜撐。Ⅰ50a兩根工字鋼采取鋼板焊接為一個整體，斜向支撐設(shè)置在距端部1m、4.5m的位置，與圍檁間采取焊接的方式連接。圍檁與每根拉森鋼板樁之間空隙需打入木楔抵緊。在拉森式鋼板樁上焊接槽鋼作為馬蹬支撐圍檁。3、第三道圍檁及內(nèi)撐設(shè)置將基坑開挖至距地面9.3m，設(shè)置第三道圍檁。圍檁材料選?、?0a三根工字鋼并置，封閉形成一個整體結(jié)構(gòu)。并設(shè)置兩道斜撐、順線路方向設(shè)置一道對撐。Ⅰ50a三根工字鋼采取鋼板焊接為一個整體，斜向支撐設(shè)置在距端部1m、3.6m的位置，與圍檁間采取焊接的方式連接。圍檁與每根拉森鋼板樁之間空隙需打入木楔抵緊。在拉森式鋼板樁上焊接槽鋼作為馬蹬支撐圍檁。由于對撐三根并置的工字鋼重量達(dá)3噸，在拉森式鋼板樁上設(shè)置加強(qiáng)托架支撐，材料選取[20槽鋼。施工時，挖掘機(jī)配合人工定位各支撐，先焊接牛腿，支撐與圍檁交界面四邊圍焊。整個支撐施工中按先邊角加強(qiáng)，再斜撐，后橫撐的順序進(jìn)行。焊接過程中注意高程變化，圍檁支撐線平順，鋼板樁與圍檁有空隙的地方插打木楔，保證支撐結(jié)構(gòu)傳力有效。第一道支撐加固圖第二道支撐加固圖第三道支撐加固圖3.6基坑開挖基坑深度小于4m時采用普通挖掘機(jī)開挖，深度超過4m時采用長臂挖掘機(jī)開挖，深度超過8m時采用長臂挖掘機(jī)配合小型挖掘機(jī)開挖基坑的施工方案。挖土要遵循“豎向分層