桥梁深基坑围护结构技术应用

王义胜

（江西交投咨询集团有限公司，江西 南昌 330038）

0 引言

随着城市建设的不断发展，越来越多的桥梁需要建设在复杂的地质条件下，深基坑开挖和支护成为桥梁工程中的必要施工环节。为了确保桥梁的稳定性、持久性，应对桥梁深基坑围护结构技术进行分析，以掌握具体施工中的技术操作要点，从而为桥梁建设项目施工的稳定开展提供技术支持。

1 桥梁深基坑围护结构技术概述

深基坑围护结构技术是用于桥梁建设中深基坑施工环节的技术，其作用在于确保深基坑的安全施工以及对周围环境的保护。建设跨越深河、峡谷或地势较高地区的大型桥梁时，为暂时支撑和保护基坑的周边土体，避免土体失稳、坍塌或沉降等问题，经常会采用桥梁深基坑围护结构技术。

具体应用桥梁深基坑围护结构技术时，需要根据实际情况选择适当的围护结构。常见的围护结构有混凝土拱形框架、钢支撑结构和预制混凝土板桩等，围护结构的设计和选择取决于基坑的深度、土壤条件、施工方法及荷载等因素。

在具体施工的过程中，需要对基坑周围的土壤进行挖掘，之后安装围护结构，以支撑和保护基坑的周边土体。围护结构的安装通常采用钢支撑桩振动打入、混凝土拱形框架浇筑和预制混凝土板桩安装等方式。围护结构构建完成后，能够减少地面沉降、地面裂缝和地下水位变化等问题的出现。

2 工程概况

某高速公路项目建设在山区地带，位于某河流下游，地形条件较为复杂，桥梁需要跨越该河流以及山体，整个桥梁的建设长度为1250m，采用中承式钢管混凝土拱桥结构形式，拱桥长457.6m，跨度尺寸为400m。在该项目中，拱座采用钢筋混凝土形式，顶部宽度为7m，底部宽度为10m，选用的是整体扩大式基础，基础各个部位的结构尺寸及性能均需要符合工程要求。

3 围护结构布置

该项目采用了三级放坡+咬合桩+锚索的防护形式，以提升基坑边坡的稳定性。在基坑的北侧采用咬合桩+锚索支护的结构形式，东、西、南侧则采用咬合桩支护的形式。在基坑围护结构施工中，基础形式采用咬合桩，其中平面咬合桩呈拱形结构。临近边坡一侧编为A 边，岩石按照顺时针方向依次被编为A、C、D 边，根据这个顺序进行施工。进行现场施工时，钢筋混凝土桩与素混凝土相互咬合，距离为0.1m，混凝土桩的直径为1.4m，以此确保其承载力达到要求。同时，在布置围护结构时，桩体直径设定为1.2m，并使用钢筋混凝土填充间隙。另外，针对嵌岩深度的设计，需要考虑桩顶、连系梁的稳定性，通过结构组合形成整体拱座。

在三级放坡施工环节，首先进行第三级边坡结构的施工；其次在坡脚部位进行咬合桩施工；最后沿内侧进行第二级边坡施工，该结构施工一直延伸至中风化岩面结构。为了保证施工质量，坡脚处设置了护墙脚。在基坑北侧的开挖施工中，由于深度较大，桩体的悬臂端长度也较长，因此在该区域设置两道竖向锚索，而后将素混凝土桩插入土体内，提升整体结构稳定性。

4 咬合桩施工工艺

4.1 施工顺序

在现场施工中，应进行现场混凝土素桩施工，之后在相邻A 桩之间进行钢筋混凝土桩B 桩的施工，其顺序如下：A1-B2-A2-B2-A3-B3-A4-B4-A5-B5-A6-B6-A7，具体如图1 所示。

图1 咬合桩施工顺序

4.2 单桩施工工艺

首先，在旋挖钻机施工环节，进行开孔作业之前需要通过控制点进行现场排桩中心点位的控制。为了保护桩体，使用10mm 厚度的双壁钢套管作为护筒，其内径应超过桩体直径20cm。护筒安装后，旋转钻头应对准桩头的十字线交点，并进行水平度调节，以确保钻杆与钢护筒的垂直度符合工程要求。

其次，经过检测确认垂直度符合要求后，正式进行成孔施工，并确保达到设计要求的孔深和孔径。

再次，B 桩的钢筋笼质量控制至关重要。钢筋笼应采用分段制造的方式在加工厂制造，同时应对钢筋搭接位置进行焊接施工，并交错设置接头。焊接时，上下主筋应对正处理，确保上下钢筋笼轴线重合。

最后，完成钢筋笼下放后应进行混凝土浇筑施工。该项目采用导管法施工，并通过现场灌注的方式进行。导管直径为275mm，采用钢管制作，每节长度为6m。导管口与混凝土结构表面的距离不超过2m，灌注施工连续进行，以确保施工质量符合要求[1]。

4.3 连系梁施工

首先，在连系梁施工环节，可采用环切法对不合格的咬合桩桩头进行处理。通过凿毛处理，有效清理桩芯顶面的混凝土并去除浮渣，使其更加平整、光滑，以提高桩头质量和美观性，为后续施工工作提供良好的基础。

其次，进行桩头处理时，需要设置垫层结构。垫层填充在桩头与连系梁之间，用于平衡和分散荷载，确保桩头与连系梁之间的牢固和稳定连接。

再次，处理完桩头后，需正确绑扎钢筋并进行浇筑施工。钢筋绑扎要符合相关规范和要求，确保钢筋与混凝土之间良好黏结，以提高结构的抗拉强度和承载能力。在浇筑施工过程中，要确保混凝土的均匀性和密实性。

最后，将桩头与周边部分进行连接，形成一个整体结构。需要确保连接牢固，使整个结构具有良好的一体性和稳定性，保证结构的强度和稳定性符合要求。

5 基坑监测

5.1 监测目的

在该项目中，拱座基坑的开挖施工量较大且深度较深。随着开挖作业的进行，基坑内外的土体结构会逐渐从静止状态变为被动或主动压力状态，导致基坑内部土体压力状态发生变化，影响基坑结构的安全性。为确保基坑结构的安全性达到标准，并保证围护结构的性能符合要求，必须随时监测现场情况，并采取必要的校正措施，以确保基坑支护结构、周边土体和相邻建筑物的安全性均符合标准。基坑监测工作主要包括以下要点：

首先，对比现场监测数据与设计参数，若数据超过预警参数值，应立即采取相应处理措施，以确保支护结构和相邻建筑物的安全性[2]。

其次，在监测过程中，需要做好结构变化值分析，确保基坑开挖和支护施工效果符合要求。

最后，基于过往工程经验，分析监测结果是否符合设计标准，以便评估和调整工程进展。

为实施有效的基坑监测，应采用测量仪器、应变计、位移传感器等设备实时获取基坑周边土体和支护结构的变形、沉降、位移等信息，以及相邻建筑物的响应情况。此外，监测数据的收集和分析十分关键，通过与设计参数的对比，可以及时发现异常情况并采取必要的纠偏措施，以保证基坑结构的稳定性。需要注意的是，监测工作需要由专业的监测人员进行操作和处理，监测过程中应定期进行检查和评估，监测结果要及时上报，并按照监测计划和要求进行记录和归档，以备日后参考和分析。

5.2 监测项目

根据该工程的标准要求，基坑类型确定为一级。基于我国相关标准、设计方案和以往的工程经验，基坑监测应重点关注以下方面：边坡稳定性、连系梁状态、桩体沉降、周边建筑物状态以及地下水位的变化[3-4]。

5.3 监测点设置

在监测点的设置方面，连系梁应力监测至关重要，通常需要在特定位置设置监测点。对于连系梁的应力监测，可在咬合钢筋桩顶部、基坑每侧的1/4、1/2 处以及4 个角点共设置24 个水平位移监测点。

在桩身监测方面，应采用钢筋拉力计进行监测。与连系梁的设置相同，每根咬合桩的中间部位沿径向分别设置两个钢筋应力计，共需要在桩身设置48 个监测点。

通过监测设置，可以及时获取连系梁和桩身的应力数据，了解其受力情况和变化趋势。水平位移监测点的设置能够提供连系梁在不同位置的位移信息，有助于评估连系梁的整体变形情况和稳定性。钢筋应力计的设置则可以监测桩身的受力情况，掌握桩体的应力分布数据，为评估桩身的承载能力和稳定性提供重要依据[5]。

5.4 监测结论

桩顶结构施工中，连系梁应力在相同截面内，内、外侧传感器的实际测量参数值的变化基本相同，实测值相等。并且，由于整个截面同时处于受压状态，应力分布规律应符合径向土压力作用下圆弧线为合理拱轴线的特点，并符合咬合桩的设计参数标准。如果桩顶连系梁在测量中、实际测量应力参数后以及基坑开挖后均能达到稳定状态，表示整个结构的稳定性符合支护技术标准。

该项目在施工过程中，经历了多次涨水，基坑漫水对支护结构的稳定性产生了巨大的影响，导致受力不均匀。因此，在类似的基坑施工中，如果条件允许，应尽量在洪峰期到来之前完成浇筑施工，以避免严重的损坏问题。

在该项目中，连系梁的实测值和理论变形值的变化趋势基本相同，实际测量值小于理论参数值。通过对该项目进行基坑结构监测，分析监测数据信息，得出咬合桩的支护结构性能合格，施工工艺合理，能够为同类型工程的施工提供参考。

6 桥梁深基坑围护结构施工控制

桥梁深基坑围护结构施工质量控制是确保基坑结构安全、可靠的重要措施。因此，在实际工程中，需要结合实际情况做好相关施工控制工作。

第一，在基坑工程中，确保基坑围护结构的设计符合相关规范和标准要求至关重要。设计人员应充分考虑地质条件、荷载情况和周边环境等因素，以保证基坑围护结构的稳定性、安全性和可靠性。首先，设计人员应了解地层的性质、分布和变化规律，以确定合适的围护结构类型和参数。对于不同的土层、岩层或水文条件，可以选择针对性的支护形式，如咬合桩、锚杆等，以满足不同地质条件下基坑的稳定性要求。其次，设计人员应考虑土压力、水压力、交通荷载等因素，从而正确选择围护结构的类型和尺寸，以承受预期荷载并保证结构稳定性。例如，在高水位附近的基坑设计中，可以采用防水屏障或增加地下水排泄系统，以保证基坑内部的稳定和干燥。最后，基坑周围的建筑物、管线、交通等因素对基坑围护结构的设计和施工都会产生影响。因此需要充分了解周边环境的情况，合理选择适应性强的围护结构类型和施工方法，以有效降低基坑施工对周边环境的影响，保证基坑结构的稳定性。

第二，选择符合标准要求的材料。对于材料的选择和使用，应遵循相关规范和标准，确保施工质量和工程安全。例如，选择符合国家建筑材料标准的供应商，检查供应商的资质和产品质量认证情况，以确保所选材料的可靠性和稳定性。此外，应严格执行质量控制程序，包括对材料的验收、储存和保护等环节进行严格监控，防止材料受到损坏或污染。其中，钢筋作为基坑支护结构的重要组成部分，其性能必须符合国家相关规定。钢筋的种类、规格、质量等参数均应满足设计要求。同时，混凝土作为基坑施工中的常用材料，使用之前，需要对其进行相应的试验和检验，确保混凝土的强度和质量合格。

第三，在基坑支护结构施工过程中，除了咬合桩、连系梁和锚杆的安装和连接，还需要重视其他关键工作。首先，要确保咬合桩的安装位置准确，桩身垂直度符合要求，且桩顶的平面与设计要求一致。其次，连系梁的浇筑和连接也是至关重要的环节，必须确保混凝土的浇筑质量良好，没有空洞和松散。再次，注意连系梁与咬合桩的连接，确保连接处的钢筋布置正确，焊接牢固可靠。最后，应确保锚杆与地面紧密结合、牢固可靠，以提供足够的支撑，提高结构的稳定性。

第四，在基坑围护结构施工过程中，应进行质量检验和监测。对咬合桩、连系梁和锚杆等关键构件进行检查，确保其尺寸、强度和连接质量均满足设计要求。同时，应进行必要的监测，如连续水平位移监测、应力监测等，以掌握结构变化情况，及时采取措施进行调整和修复。

7 结语

在桥梁工程施工中，深基坑围护结构技术对保证基坑稳定性有重要作用。文章对桥梁深基坑围护结构技术的应用进行了分析，同时提出相应的施工质量控制措施。为进一步提高深基坑围护结构技术的应用效果，相关领域人员应不断完善施工技术和质量控制措施，为桥梁工程建设奠定良好的基础。