地质浅覆盖层的深水承台施工技术

王 伟

1. 上海市基础工程集团有限公司 上海 200002；2. 上海城市非开挖建造工程技术研究中心 上海 200002

1 工程概况

大溪口至南广交通改造及景观工程项目是四川省宜宾市环长江旅游景观大道项目的起点。该项目起于宜宾南岸大溪口，止于南广镇，主线全长约3.12 km。受河口地形限制及保护渔业的需要，上跨南广河采用三跨（35＋80＋35） m连续刚构桥；东西岸主墩ZX51、ZX52墩承台平面尺寸13.5 m×9.4 m，高4 m，承台顶面均在常年枯水位下0.5 m（图1）。

图1 主墩平面布置

根据项目部实测水下河床情况，西侧主墩底高于河床，而东侧承台完全埋置于现状河床中。东侧地质情况复杂，基坑施工的不确定因素多，在这种情况下成功开挖超深超大基坑，将为类似工程提供有价值的经验。

根据相关数据，南广河西侧水深较深，东侧水深较浅，最深处水深为6.7 m。

2 地形地貌及地质条件

南广河口属侵蚀构造地形，主导的地质作用主要为剥蚀切割、河流侵蚀切割、冲积与微弱的构造作用。

西岸ZX51墩承台底高于河床，河床面层为⑩-1砂岩层，东岸ZX52墩埋置于④松散卵石层，松散卵石层自稳性差且透水性好，常规的围护措施无法打入到预定标高。

3 基坑围护形式

3.1 ZX51主墩

西侧首先在枯水期进行筑岛作业。ZX51承台基坑深度达到8.5 m，基坑平面尺寸为25.64 m×11.39 m，结合墩台处实际地质情况，基坑围护采用φ609 mm×12 mm锁扣钢管桩＋2道永久支撑＋1道临时支撑的形式，为防止钢管桩底部受主动土压力影响整体往基坑内倾覆，故在第1道围檩及支撑下沿、钢管桩外侧布设1圈双拼32#槽钢围檩，采用φ40 mm精轧螺纹钢对拉拉住。水下灌注C30封底混凝土。锁扣材料选择1/2段25a#工字钢和75 mm×50 mm×10 mm角钢，为保证锁扣有空隙进行堵漏且有足够的强度不开裂，故采用L-T型锁扣，并用棉絮＋优质黏土填芯。为保证焊缝质量，采用CO2电焊机焊。基坑底四周设置排水沟，对角设置集水井（图2）。

3.2 ZX52主墩

东侧河岸面层至深度18 m均为④松散卵石层，其自稳性比回填土要好，故整个基坑开挖的模型可参考ZX51主墩，但坑底涌水需考虑，且钢管桩打入的难度较大。

图2 ZX51主墩围护立面布置

综合考虑后决定采用由锁扣钢管桩和冲孔桩相结合形成的围护组合体系，其中所述钢管桩采用L-T型锁扣连接，并用棉絮＋优质黏土填芯，部分锁扣钢管无法振设进入岩层之处采用冲孔桩，以钢围檩＋对拉精轧螺纹钢的结构防止主动水土压力对钢管桩底部的影响，形成了一个稳固的封闭式水围护体系（图3）。本复合桩围护体系能同时达到止水和挡土的双重效果，兼顾了2种围护桩的长处，具有结构合理、加固性能好、适应能力强的优点。在冲孔桩和钢管桩结合处采取的施工工艺是先施打冲孔灌注排桩，待混凝土初凝前插入一侧的钢管桩，形成封闭围护体系[1-2]。

图3 ZX52主墩组合围护体系

4 施工重难点

1）ZX51B墩主承台开挖深度达8.5 m，因河床为中风化砂岩，锁扣钢管无法振设进入岩层，基坑开挖风险高。

2）东侧河岸面层至深度18 m均为④松散卵石层，其自稳性比回填土好，但需考虑坑底涌水，且钢管桩施工难度较大。

3）坑底涌水携带部分泥沙，易形成基坑周围空洞现象。

4）主墩承台施工需在长江水位汛期来临之前完成，墩柱需施工至汛期水位以上，以便汛期不影响墩柱施工。

5 主要施工技术

5.1 振动沉桩及冲孔桩组合体系施工

5.1.1 插桩和沉桩

利用沉桩机将钢管桩吊运至沉桩位置，使其锁口与已沉入钢管桩的阴阳锁口咬合，并缓慢下放，直至进入河床自稳不下沉为止，将桩头与沉桩机套管吻合（用锤夹夹紧桩壁），取下桩头起吊钢丝绳，启动振动锤沉桩，直至钢管桩桩底标高达到设计深度，下沉过程中，注意保持锤身与桩身方向一致。

5.1.2 垂直度控制

第1根钢管桩沉入后的垂直度会影响到其他钢管桩的垂直度，因此，应进行缓慢下沉，打入到设计深度的2/3时暂停沉桩，检查桩身垂直度是否在0.5%以内，如果满足要求则继续下沉，否则拔出重打。

5.1.3 冲孔桩施工

ZX52墩埋置于④松散卵石层，沉桩过程中，钢管桩振设由于摩擦阻力及桩底卵石阻碍，不能振设进入岩层，不能满足承台施工需求。因此，采用冲孔桩形式与锁扣钢管桩形成围护体系，冲孔孔径为1 m，深度为10 m，间距为1.5 m，施工时采用跳桩施工。

在进行钢管桩打设过程中，对不能打设至设计深度的钢管桩做好标记，拔出已打设钢管桩，在此区域进行冲孔桩施工。

5.1.4 交界处处理

冲孔桩和钢管桩结合处采取的施工工艺是先施打冲孔排桩，待混凝土初凝前插入一侧的钢管桩，形成封闭围护体系。

5.1.5 围护合拢

为确保钢管桩在合拢时两侧锁口相互平行，在插打最后几根钢管桩时，需对垂直度进行控制，若存在偏斜，进行分散纠正，调整合拢[3-4]。

5.2 基坑围护施工

5.2.1 双拼40#槽钢围檩施工

对基坑内土体进行分层开挖，将第1层钢围檩水平中心位置在钢管桩上标出，推算钢围檩支撑体系焊接位置，并测量出支撑钢管之间净距，利用汽车吊将支撑钢管放置于对应位置安装牢固，最后安装转角位置处的三角支撑。

5.2.2 基坑开挖

基坑采用长臂挖机进行分层开挖，采取边开挖边支护的形式进行。采取人工辅助挖机整平基坑内砂卵石、桩头破除物。

5.2.3 基坑抽水

根据基坑内涌水情况，配置足够数量的抽水机进行基坑内抽水，确保基坑开挖过程及承台施工过程中，基坑内不积水。

5.2.4 封底混凝土灌注

为防止ZX52墩基坑坑底涌水，基坑放水至与外侧水面平衡后采取水下湿封底，封底厚度1 m。

5.3 承台和墩身施工

承台和汛期水位以下墩身的钢筋、混凝土浇筑作业需在汛期水位来临前施工完成，确保汛期不影响上部墩柱及上部结构施工。

5.4 钢围檩拆除

基坑封底完成后，进行承台施工时，将第3道临时支撑拆除，墩身施工出基坑顶面后，进行支撑体系拆除，拆除按照由下而上、先支撑再钢围檩，最后拔除钢管桩的顺序进行。支撑体系全部拆除后，利用沉桩设备采用沉桩反向作业顺序。拔除的钢管桩应冲洗干净、并堆放整齐。

5.5 基坑开挖监测

5.5.1 水平位移监测

水平位移监测根据现场情况采用方向观测法和垂距法进行监测，按照二级位移观测精度进行观测。

5.5.2 沉降观测

沉降观测使用DS1或DS05级的精密水准仪，配合长2 m（或3 m）的铟钢水准尺进行。

5.5.3 测斜监测

测斜监测采用XB30型测斜仪，观测精度1 mm，测斜管应在测试前5 d装设完毕，在3～5 d内重复测量不少于3次，判明其处于稳定状态后，进行测试工作。

当基坑开挖过程中数据超过报警值时，应根据具体情况及时调整监测频率，加密监测，甚至跟踪监测。

5.5.4 报警界限

围护体水平、垂直位移大于3 mm/d或累计大于30 mm；深层水平位移大于4 mm/d或累计大于40 mm。

6 结语

四川省宜宾市大溪口至南广交通改造景观工程南广河口深水承台施工，采用新型的锁扣钢管排桩和冲孔排桩组合形式的围护结构，并采用边开挖边支护结合水下局部湿封底的综合工艺。深基坑工程施工监测表明，该基坑设计合理，施工安全有保障，取得了良好的社会效益和经济效益，为以后处于江滩河口浅覆盖层深水承台开挖施工积累了宝贵的经验，对类似工程具有一定的借鉴意义。