工ｆ程Ｊ科Ｊ技 科 技信息 ——黑龙江—— 包头磴口黄河特大桥主墩承台大型深基坑施工技术 田立志 （中铁二十局集团一公司，江苏苏州２１５０００） 摘要：包头磴１２＂黄河特大桥主墩承台大型深基坑，位于黄河流域，水系比较发育、地下水位较高，基坑开挖难度极大。结合工程实践，本文详 细阐述了黄河特大桥大型深基坑施工技术，对以后类似工程的施工有一定的借鉴意义。 关键词：黄河流域；大型深基坑；施工技术 １工程概况 进场。 包头市镫口黄河特大桥全长６．５７公里，设计 ４１．１２检查振动锤 。ｌＪ隅 ｊｊ 行车速度８０公里，小时，设计荷载为公路一级。其 振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前 中主桥１ １跨，结构型式为５５＋９ Ｘ １００＋５５ｍ，采用 —定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。振 ＿／ 挂篮悬臂施工，矩形墩柱（７ｍ×１４ｍ），群桩基础（直 动锤的端电压要达到３８０－－４２０ Ｖ，而夹板牙齿不 径２．０ｍ），上设大体积承台（１２０＃、１２１＃承台长宽高 能有太多磨损。 尺寸为１８．８ ｍ×１２．４４ ｍ×４．５ｍ、１１６～１１９＃、１２２～ ４ １．１．３检查钢板桩 １２５＃承台长宽高尺寸为１４．４ ｍ Ｘ１４．４ｍ× 钢板桩不论是新购置还是租赁的，进入施工 ４．０ｍ，１１５＃、１２６＃承台长宽高尺寸为１２．５ｍ× 现场前均需检查整理，只有完整平直的钢板桩可运 ８．５ｍ×３．Ｏｒｅ）。 人现场。对多次利用的板桩，尤其要强调检查，使用 。。旧恫 主墩承台共１２座，除了４座位于黄河主河道 过的板桩，在拔桩、运输、堆放过程中，容易受外界 范围内，其它的８个承台均位于黄河漫滩上。 因素影响而变形，如不整理，不利于打人。检查方法 图１立面图 ２工程地质及水文地质 可用小平车，在其匕放置—块长１．５～２．Ｏｒｅ的标准 ２．１工程地质 板桩，从头至尾沿被检查板桩走一次，发现缺陷随 主墩大体积承台埋置深度位于全新统（Ｑ４）冲 时调整，板桩整理后，在运输和堆放时要尽量不使 洪积相配吐和亚砂土～亚粘土层，该层厚约９３～ 其弯曲变形，避免碰艟，尤其不能将连续锁口碰坏。 ３．２０米＿由于沉积时代较晚，呈欠固结状态，工程力 堆放场地应平整坚实，不产生大的沉陷。最下层板 学性质较差，特别是表层和上部饱和砂土和亚砂 桩应垫木块。不同断面板桩需分开堆放，每堆板桩 土，易产生地震液化。 间要留出一定通道，便于吊机或运输车辆的通行。 图２承台降水管总体布置图 ２２水文地质 ４１．１４插打钢板桩的导向设备 本区沿线属于黄河流域，水系比较发育。 设置导向装置是确保施工后的板桩轴线，对 地下水主要以第四系松散沉积孔隙潜水和半 一些要求闭合的围护结构，更需导向。导向装置采 承压水类型为主，其含水层岩眭为Ｅ更新统～全新 用钢管桩做定位桩，用型钢连接作为导梁，导向梁 统黄河冲积粉细砂、中粗砂、砾石以及冲湖积亚砂 间的净距即板桩墙宽度。为保持准确距离，可在导 土。 向梁间，每隔一定距离，嵌一临时垫木。导向装置在 ３施工方案的确定 用完后，可拆出移至下一殴继续使用。 施工区内地下水位较高，土质为砂土和亚砂 ４１．１５测量放样 讨深度。 土。基坑施工过程中难以疏干，易形成涌砂、底隆等 插打钢板桩之前必须准确地放出导向桩的位 ｈ基坑开挖、水下封底砼、钢板桩内支撑 现象，且承台埋置深度较深 于黄河漫滩上的承 置。 由于基底土层较软，为了防止抽水后，钢板桩 台最大埋鼍深度达８米，红线范围内征地宽度较 ４．１．１．６履带吊打钢板桩作业平台施工： 围堰向内滑移、基底发生隆起，须抽水前进行水下 窄，承台基坑紧靠便道。位于河中的承台最大埋置 在成孔的钻孔桩护筒侧焊牛腿，将拼焊成组 砼封底。 深度达９米），基坑开挖、防护难度极大。 好的２１３６工字钢搁放在护筒顶及牛腿Ｅ并焊接牢 钢围堰内基础开挖，采用的方法是：钢板桩合 依据以上现场实际情况，并考虑主墩所处的 固，然后利用履带吊在便桥上铺放８片１２．６６ｍ栈 拢后，安装内支撑，然后采用吸泥泵进行水下开挖 地理位置、工期要求以及施工成本，我项目部果断 桥梁于１３６工字钢上即可，履带吊通过过渡跳板彳亍 （必要时配合潜水员水下操作），吸泥至基底设计标 地提出两利Ｉ舡方案。 使到该平台中央开始打导向架管桩和安放导向架 高时，采用Ｃ２０砼进行水下封底，砼的强度须达到 位于水中的４个承台的施工采用钢板桩围堰 （测量配合）。 ９０％以上，方可进行下部工序施工。 施工技术。 ４．１．２钢板栏舡 ａ围堰内排水 位于黄河漫滩上的８个承台的施工采用轻型 ａ钢板桩的吊运插打 围堰内排水是利用抽水机进行排水，其排水 井点降水的施工方案。 钢板桩由岸上汽车吊或履带吊吊放到便桥平 量应大于围堰内渗水量的１５—２倍，抽完围堰内 ４主要施工方法 台上，并运至履带吊作业范围之内，由履带吊吊起 水，要留有１－２台抽水机备用。 ４ｌ钢板桩围堰白匀】晦工 插正，然后开启振动锤—边振动，一边插打。 由于钢板桩的锁口之间连接不紧密，围堰通 ４１．１施工准备 在插打钢板桩之前，为保证钢板桩顺利合拢， 常会漏水，因此在抽水过程中，通常采用细麻丝、棉 ４．１．１．１材料的选用和进场 应先打下导向架。在插打钢板桩时，从上游中间开 条等材料，在钢板桩内侧嵌塞、塞紧，或者用锯屑加 根据各部位标高、现场实际情况以及安全施 始分两侧对称插打至下游合龙 ：无潮汐河流一般 细煤灰在漏缝外侧周围放人，随水夹带至漏缝处自 工的原则，使用公路施工手册《桥涵 １算： 是从 游中间开始分两侧对称插打至下游合龙，在 行堵塞。 ａ选用德国拉森（Ｌａｒｓｓｅｎ）ＩＩ ８型钢板桩。 潮汐河流，有两个流向的关系，为减少水流阻力，可 ｄ．安装内支撑 型钢采用Ｉ３６ｂ间距１．８ ｍ。 采取从侧面开始，向上、下游插打，在另— ０合龙）。 在钢板桩围堰合拢后，抽水施工前还须进行 ｃ．１２２＃墩、１２５＃墩钢板桩围堰设两道内支 第一根钢板桩必须插正、打正，以免影响后面的钢 内支撑的安装，以防水压力过大影响围堰内的施工 撑，钢板桩长度分别为１５ｍ。 板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时可插 安全。矩形围堰宜采用平面钢架支撑为宜，四个角 ＆１２３＃墩、１２４＃墩钢板桩围堰设三道内支 一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到 设置为三角形，其稳定性较好，又可以做成抽水平 撑，钢板桩长度分别为１８ｍ。 剩下最后２０片时，要先插后打，若合拢有误，用倒 台，内支撑的安装由上往下，一边抽水，一边安装， 物资部门迅速组织横撑型钢、钢板桩等材料 链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设 其数量根据水压力和土压力计算决定。 一２９５— 科 一工ｌ程ｊ科ｌ技 内支撑的设置，除了考虑受力外，还应考虑不 水深度、排水量以及合理的井管距，也可结合以往 ｃ琏接抽水系统 妨碍堰内施工。内支撑自上而下设置，—边抽水，一 类似工程经验进行布置。 将集水管的三通与已经组装完成的抽水系统 边安装，根据水压力和上压力计算决定芰撑数量。 般轻型井点抽水最大吸程约为７ｍ（自离 连接在—起（接头处不得漏气）。 内支撑周边梁采用２１３６型钢，水平纵横梁及八字 泵轴心起算）。如水泵安装在其轴心高于水面３ｍ ｄ开动抽水系统抽水 斜撑采用２１３６型钢，上下间距约２５～３米，三道内 处，则排水深度不宜超过４ｍ。为便于基坑出土，可 各部分管路及设备经检查认为合格后，即可 支撑（１２３＃墩、１２４＃墩钢板桩围堰 算用三道内 在地下水下游方向，留出—段不予封闭。 开动真空泵，集水箱内部形成部分真空，真空表指 支撑，１２２＃、１２５＃墩钢板桩围堰计算用两道支 靠近黄河中心—测布设丽排井点，在钻孑Ｌ｝Ｅ 示４００ｍｍＨｇ左右，地下水开始从滤管吸入集水 ６米的长度间隔 箱，撑）。围堰内排水用抽水机，抽水机排水量应大于围 之间增设两排。将降水管按４米、即可开动离心泵，将水排出。排水时要及时调节 堰内渗水量的１５—２０倍（抽完后留ｌ～２台备 布置，把不同层位的降水结合起来。 出水阀，使集水箱内吸水的水量与 ｝出的 ，且保持 用）。在抽水时，可发现有明显的渗漏，可在渗漏的 根据土壤渗透系数大小，我部拟用井点管问 平衡。真空表升至６００ｍｍＨｇ时，即表示排水量与 围堰外侧放锯末，随着水流由外向内流人，锯末流 距ｎ８米，井管长度按地下水位及挖基深度而定， 地下水涌入量达到平衡。 人钢板桩缝隙内，起到堵漏的作用，也可在围堰的 滤管顶端应在基底以下１．Ｏｍ～１５ｍ，井管长８ｍ，包 枣坑开挖 内侧用刮刀将干海带或棉纱插进钢板桩的缝隙内。 括管端１５ｍ～２．０ｍ的滤水管。要求各井管滤管顶 降水４～５天（根据现场情况决定，一般在基 最大相差不大于ｌＯｃｍ，以免影响 坑中部设置１—３个钢管检测孔，通过测绳测量管 内支撑施工具体做法：水下封底Ｃ２０砼强度 端处于同一高程，须达到９０％以上后，先进行第一道内支撑安装，再 降水效果。为充分利用泵的抽吸能力，集水总管标 中水位，以检测是否到可施工水位）后，进行基坑开 抽水至第二层内支撑标高下ｏ５米处进行第二层 高宜尽量接近地下水位线，并沿抽水流方向有 挖。基坑土方采用竖向分层、水平分区开挖方式，随 ２５％一０Ｌ５％的上仲坡度，７Ｊ 与总窄 平。同 挖随运。采用２台１．０ｍ 挖机开挖，垂直提升，基坑 内支撑设置，第二层内支撑安装完毕后，继续抽水 ０．至第三层内支撑标高下ｏ５米处进行第二层内支 时需在集水总管上设闸阀，分成若干段，各分段布 底面以上３０ｃｍ厚土方采用人工开挖。 撑｛显＝鬣以下支撑依次按照ｂ拦疗怯进行。 置独立抽水设备。（见图２、３） 巧 在完成以上工作后，可进行清基、封底１．Ｏｍ ４２．１２降水设备 将水泥、石子、砂子运至现场后，利用长臂挖 （根据实际情况场冰下承台和水中墩柱（身）施工。 抱点降水设备可分为管路部分和抽水部分。 机，将骨料沿基坑底部均匀摊铺，使其与基坑渗出 （见图１） ａ管路部分：包括滤管、井管及集水总管 的地下水充分接触，并用长臂挖机轻轻地搅拌，然 滤管：分普通滤管和射水式滤管二种，均用 后人工根据基底标高进行整平。 围堰内承台和墩身混凝土强度达到一定强度 （４０～５０）ａｍ，ｒ无缝钢管制成，长约１．０ ｌｒｌ～２．０ ｎｌ， 管 后，清除围堰内残留物，才能进行拔桩。在拔桩 啦 ２０％～２５％，滤 待大体积承台砼浇注完成后，清除基坑内机 向围堰内抽水达到—定水位时，由下往Ｅ拆除内支 孔直径约为１９ｍｒ￣Ｌ距约为３０～４０ｍｍ，滤管外面 具、模板、材料后，才能 ．厅拔管。 的防滤设施较正规作法是：先用 ３．２ｍｍ铁丝缠 ４２３施工注意事项 撑，直到围堰内支撑全部拆除完，围堰内外水位相 同，方可进行拔桩。拔桩时，可以借助千斤顶松动钢 绕成螺旋形，间距ｌｅｍ～２ｃｍ，外面再包１００目的铜 如电］［场地要做出合理的排水规划，及时排出 板桩，减少钢板桩与土、钢板桩之问的摩擦力，然后 丝网１—２层，用 １．６ｒａｍ的铁丝缠绕捆扎，间距 抽出的地下水及地表雨雪水。施工时冲孔的雨雪水 由ｈｃ＿ｔ￣吊吊起，当钢板桩还有较大的摩擦力， ｌｅｍ一２ｃｍ。为了节约，可用２层尼龙窗纱代替口丝 也要用水沟引出。所有管道沟渠不要妨碍工地交 履带吊吊不能吊起时。应在钢板桩Ｅ设立支点，用 网。外面再用２—３层棕皮包扎，以 ３２钢丝捆扎， 通。间距也为ｌｃｍ～２ｅｍ。有的只在滤管外面直接包扎 ｂ＿井点法降低地下水位时，一经开始，就要不 千斤顶继续向匕松动，直到浮吊能吊动为止。 ４．１３舡技术要点 ４层棕皮，也起到良好的滤砂作用。滤管顶端没管 问断的进行，否则井点滤管容易被堵塞。故机械、电 ａ在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点，根据履 帽，抽水时防止泥沙吸人管内。 源设备要有保汪，真空泵、离 泵 翳己备备用的。 井｜ 管：直径是与滤管相同，也用无缝钢筋制 ａ在使用前，各接头处要详细检查，保证严密 带吊起重高度可在桩顶利用拔链孔系千斤顶，如起 重机高度不够，可用钢丝绳在钢板桩１／３以上处捆 成，长度根据现场施工需要确定。托 管上接集水 不漏气；开动前，必须将所有进出口的各种阀门关 扎，捆扎应 匾 有夹板，并垫有木块，胶皮以防滑移和 总管，下接滤管，其问用螺丝套管连接。 闭，达到＿定的真空度之后，再慢慢开启进水阀，让 集水总管：可用 （１０２～１２７）ｍｍ无缝钢管 地下水进来。 受 后吊点处锁口变形。 ｄ抽水初期，所排出的水可能夹带一部分细 ｂＬ在钢板桩下端系揽风绳二根，履带吊起吊钢 制成。按井点管间距离焊接头短管，以胶管将井管 板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。 与接头管连接，再用粗铁丝绑紧。 砂，待滤管四周形成了倒滤层之后，水即变为清水， 蜘板桩就位下插，第一片钢板桩沿活动导向 ｂ抽水部分 但若滤网眼过大或抽水泵水量过大，砂粒仍会不断 主要包括真空泵、集水箱、离心泵、气水分离 地出来，就应将水管阀关小来调整。 下插是整个围堰的基准，要反复测量检查，使其方 向垂直，位置准确，必要时可加辅助没施，控制桩在 器及连接管等仪表。 ｅ如发现真空度不够，出水量很少，应首先找 出原因是在管道方面还是在抽水方面。检查时先关 导向内的左右位置。 ４．２．２轻型井点降水施工 ｄ移动履带吊，将桩夹住后，进一步复核桩的 闭进水管总阀，真空高度上升到６００ｍｍＨｇ以上， 垂直度、位置，认可后进行插打。使钢板桩（第一片 井管的埋设：我部现采用高压水枪射水管冲 如仍停在低真空不动，说明是抽水系统本身的原 或第一组）下沉到河床设计标高，其它钢板桩则以 孔，水压根据土的种类而定，一般原状细砂用 因，否则为管道部分漏气。插打好的吐为准。对准锁口，控制好方向，利用自重 ０５ＭＰａ，中粒砂用０．４５ＭＰａ～０．５ ＭＰａ，黄土用 ￡抽水系统应该设置在每一组集水管的中间， ６ＭＰａ～０．６５ ＭＰａ，原状中粒砂用０．６ＭＰａ一０．７ 使各抱 晓冰比较均匀。集水管的方向，要保持一 下插，当自重不能迫使下插时，可利用配重或滑车 ０．组加压。 ＭＰａ，中等密实粘土０．６ＭＰａ～０．７５ ＭＰａ，砾类土用 定的坡度，使流水畅通。 在严冬季节，因故停机，或施工完毕，应即时 ｅ钢板桩围堰在施工中应选择河躇赦ｆ瞰Ｉ为 ０．８５ＭＰａ～０．９ＭＰａ，塑性粗砂￣８ＭＰａ～１．１５ＭＰａ，密 ７５ＭＰａ～１．２５ＭＰａ，根据 将管道内及机械内存水放尽。管道如不拔出，应将 合拢面，插打至合拢面时，应精确丈量尺寸，考虑到 实粘土及密实粘砂土用０．钢板桩锁口的间隙和钢板桩本身的ｌ生能，合拢面尺 地质勘查报告显示，我部为塑性砂土，应采用 外露部分包扎防寒。 结束语 寸应大于哩论尺寸１５～２Ｏ厘米为宜，避免合拢口 １．１５ＭＰａ的水压。射水深度应比井｜ 管深１米。成 拔出射水管，即将井Ｊ 管插人孔中，同时四周 钢板桩围堰技术和轻型托 降水技术在黄河 尺寸过小的出现：同时与合拢口相邻的１Ｏ～１５片 孔后，流域内的大型深基坑中成功应用，取得了巨大的经 （组）钾９板桩采取先插至桩的稳定标高，主要是有利 回填粗砂，距地面１５米内，改用粘土封口，防止漏 可拔出重新射水插管。 济效益、技术效益和 ：会效益。获得了建设方的～ 于钢板桩的调整，并且合拢口两侧钢板桩具有高 气。插管有困难时，ｂ旌接托 管与集水管 致好评，为公司在本地区赢得了良好声誉。对内蒙 差，便于插桩，待合拢后，再将桩打至设计标高。 古地区类似的工程建 彳良大的借鉴意义。 ４．２轻型井点降水的沲工 将已经插人土中的托 管上端用橡胶软管与 集水管的连接管头联接起来，并用相铁丝绑紧，接 ４．２．１施工准备 责任编辑：宋义 ４．２．１．１轻型井｜ 在施工布置前，首先要确定降 头处不得漏气。 一２９６—