石津干渠田莊暗渠段灌注樁基坑支護(hù)施工技術(shù)

□劉慶利

田莊暗渠段工程是南水北調(diào)配套工程石津干渠的渠首工程，它將南水北調(diào)中線總干渠與現(xiàn)有的石津灌渠相連，是下游所有供水目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵通道。工程位于河北省石家莊市古城西路南側(cè)，工程起點(diǎn)自南水北調(diào)田莊分水口，至趙陵鋪進(jìn)水閘下游與石津干渠相接。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)客觀條件，決定對(duì)該段箱涵采用灌注樁基坑支護(hù)方案施工。

1.支護(hù)方案設(shè)計(jì)

按1/2分擔(dān)法計(jì)算多道支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。

1.1 支撐反力計(jì)算

圖中點(diǎn)為 R1和 R2間的中點(diǎn)（1/2點(diǎn)），近似計(jì)算時(shí)，即認(rèn)為R1等于 e0與e1間的三角形荷載。

1.2 插入深度計(jì)算

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)最下面一道支撐R2以下的主動(dòng)土壓力面積，可近似看作等于矩形GNOF。其中一半由R2承擔(dān)，另一半由坑下被動(dòng)土壓力EFM承受。

1.3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力、支撐力和插入深度確定后，即可根據(jù)靜力平衡條件確定任意截面上圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受的彎矩。

據(jù)此計(jì)算確定支護(hù)方案如下：

灌注樁支護(hù)立面圖

灌注樁施工，上部土方開挖3m深作業(yè)平臺(tái)。灌注樁直徑100cm長(zhǎng)7m，間距150cm。混凝土強(qiáng)度C25，樁中心線距箱涵外墻距離70cm，底高程比箱涵底高程低7m。施工完成后，鑿除頂部樁頭，支立模板，澆筑斷面為100×80cm的壓頂梁，以增加灌注樁支護(hù)的整體性，并作為內(nèi)部鋼管支撐的受力結(jié)構(gòu)。壓頂梁每間隔20m左右設(shè)一道施工縫，并預(yù)留錨具及穿索通道。在樁內(nèi)側(cè)固定兩排工字鋼，分別作為兩排錨索及鋼管支撐的著力點(diǎn)。在樁與箱涵外墻間掛鋼筋網(wǎng)噴射20cm厚C20早強(qiáng)混凝土，既對(duì)相鄰樁體間的縫隙進(jìn)行封閉，又作為箱涵施工時(shí)的外側(cè)模板。兩排灌注樁采用內(nèi)頂外接固定連接。

2.施工工藝

2.1 上部土方開挖

測(cè)量定位后，使用挖掘機(jī)對(duì)上部3m范圍內(nèi)的土方進(jìn)行開挖。

2.2 灌注樁施工

灌注樁施工采用CZ20沖擊鉆機(jī)鉆孔施工。

鉆孔樁施工順序?yàn)椋簻y(cè)量定位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→換漿法清孔→檢測(cè)（鋼筋籠對(duì)中）→（下設(shè)鋼筋籠前清理鋼筋籠泥土）吊裝鋼筋籠→吊裝導(dǎo)管→灌注水下混凝土→擴(kuò)大基礎(chǔ)、處理樁頭→樁基檢測(cè)→承臺(tái)施工。

鉆孔樁施工工藝流程：

一是場(chǎng)地平整。施工場(chǎng)地做到三通一平。

二是埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒一律采用鋼護(hù)筒，采用挖埋法施工。節(jié)間焊接要嚴(yán)密，謹(jǐn)防漏水。相臨樁間不足4倍樁徑要跳樁施工或間隔36h后方可施工。

三是泥漿制備和運(yùn)輸。為保證泥漿的供應(yīng)質(zhì)量，施工時(shí)設(shè)置制漿池、貯漿池及沉淀池。泥漿傳送采用泥漿槽和泥漿泵。

四是鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位后，調(diào)平機(jī)座，認(rèn)真量測(cè)檢查鉆頭中心與護(hù)筒中心是否在一條鉛垂線上，鉆桿、鉆頭等部位連接是否牢固、運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好。

五是鉆孔開鉆時(shí)應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿，鉆機(jī)應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)不進(jìn)尺，只空載轉(zhuǎn)動(dòng)，使泥漿充分進(jìn)入孔壁；保持孔內(nèi)水位并經(jīng)常檢查泥漿比重；接換鉆桿或因其他原因短時(shí)停鉆再次開鉆時(shí)，應(yīng)按開孔時(shí)處理；鉆進(jìn)過(guò)程中用兩臺(tái)經(jīng)緯儀檢查鉆桿位置及垂直度，以確保成孔質(zhì)量。

六是清孔及成孔檢查。在鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，對(duì)孔徑進(jìn)行檢查，檢查合格后，立即清孔。采用二次換漿法清孔。清孔后4h以內(nèi)仍不能開始灌注混凝土，則要再次清孔。

七是鋼筋籠的制作和吊裝。鋼筋籠制作時(shí)，搭接長(zhǎng)度不小于10倍的鋼筋直徑，焊接頭錯(cuò)開至少50cm。鋼筋籠吊裝完成后，最上一節(jié)口上焊上吊筋，用以調(diào)節(jié)鋼筋籠的上下位置。

八是澆注水下混凝土。下鋼筋籠之后，安裝灌混凝土導(dǎo)管，導(dǎo)管直徑不小于25cm，導(dǎo)管下口離孔底25～40cm。灌注水下混凝土首盤采用壓球法，混凝土的坍落度應(yīng)控制在18～21cm，水下混凝土的灌注必須連續(xù)進(jìn)行，灌注時(shí)間控制在2～3h內(nèi)，樁身混凝土要按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行超灌。

九是截樁頭。樁混凝土灌完24h后，開挖并截除樁頭。此時(shí)截除樁頭應(yīng)留15～20cm，在樁頭混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)再次截除。

2.3 壓頂梁施工

灌注樁完成連續(xù)20m以上時(shí)，即可開始?jí)喉斄菏┕?。壓頂梁每間隔20m設(shè)一道施工縫。將壓頂梁鋼筋加工安裝完成后，進(jìn)行鋼模板支立，模板之間用卡、扣連接固定。采用混凝土直接入倉(cāng)，人工振搗密實(shí)。

壓頂梁內(nèi)側(cè)面預(yù)埋鋼板做為安裝鋼管支撐的埋件。

2.4 鋼管支撐

在壓頂梁施工完成后，焊接安裝鋼管支撐。將鋼管加工成型后，對(duì)鋼管進(jìn)行起吊就位，兩端同時(shí)焊接進(jìn)行安裝。

向下繼續(xù)開挖3m深，在灌注樁內(nèi)側(cè)安裝工字鋼，焊接安裝第二排鋼管支撐。

2.5 錨索

壓頂梁完成后，采用洛陽(yáng)鏟造孔，置入第一排錨索，進(jìn)行高壓灌漿。強(qiáng)度達(dá)到要求后，進(jìn)行張拉。

土方開挖到第二排錨索高程后，重復(fù)以上工序并在灌注樁內(nèi)側(cè)安裝工字鋼，然后進(jìn)行張拉。

兩排鋼管支撐及三排錨索施工完成后，支護(hù)工作即完成。

3.工程效果

工程完工后灌注樁及周圍土體穩(wěn)定，臨近建筑物及道路的地基沒有因?yàn)榛娱_挖而受到擾動(dòng)，確保了施工安全，達(dá)到了工程預(yù)期。

該方案適合城區(qū)內(nèi)，臨近高層建筑物較近，作業(yè)面狹小，需要明挖作業(yè)的基槽防護(hù)工程，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。□