拱座深基坑开挖与防护技术研究

2022-08-08贵州桥梁建设集团有限责任公司夏松林

人民交通 2022年18期

文 / 贵州桥梁建设集团有限责任公司夏松林

拱座深基坑开挖与防护工作的开展，必须要做好技术规范性和标准化的控制，认真落实安全保障措施，实现深基坑工程的建造目标。现针对拱座深基坑开挖与防护问题，采取实例分析的方法，展开具体的论述。首先，概述了工程的情况。其次，结合实践具体分析拱座深基坑开挖与防护做法。最后，总结了拱座深基坑开挖与防护经验。

引言

桥梁建设的安全风险和施工挑战很大，近年来，行业人员加大桥梁施工技术的创新研究，研发很多新工法和新技术，助力桥梁基础设施建设，获得了不错的成效。现结合拱座深基坑开挖新方法的应用，进行具体分析，总结施工经验供相关人员参考。

案例概述

以某工程为例，桥梁全长290m。原大桥为主跨150米的桁式组合拱桥，桥跨布置为5×15m（引桥）+150m（主拱）+4×15m（引桥）。由于年久性能弱化决定重建，重建桥型为钢管混凝土拱桥。原大桥的基本情况如下：大桥主跨为150m预应力混凝土桁式组合拱桥矢跨比为1／8。设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100，人群荷载为3.5kN/㎡。桥跨布置：5×15m（引桥）+150m（主拱）+4×15m（引桥），桥面净宽为9.0（行车道）+2×1.5m（人行道）。

重建桥型采用180米中承式提篮钢管混凝土变截面桁架拱桥，孔跨布置2-20米现浇箱梁+1-180米中承式提篮钢管混凝土变截面桁架拱桥+1-20米现浇箱梁，桥梁全长269.6米。现结合工程深基坑工程施工实践，进行具体的分析。

拱座深基坑开挖与防护的做法

工程地质情况

场区上覆第四系残坡积层（Qel+dl）含碎石粉质粘土、坡积层（Q dl）块石土、人工堆积层（Q ml）碎石土；贵阳岸桥位处下伏基岩为石炭系下统摆佐组（C1b）白云质灰岩，黄果树岸桥位处下伏基岩为二叠系下统栖霞组-茅口组（P1q+m）白云质灰岩，厚层状，致密坚硬，隐晶质，节理裂隙较发育，溶蚀严重，岩溶发育。

深基坑开挖与防护的技术方案

经过综合分析，提出了对拱座基坑静态劈裂开挖施工工法，在保证旧桥健康状况的情况下进行新桥拱座基坑开挖，整个施工过程安全可控，环保效益明显，无任何大、小安全工伤事故。

技术原理如下：拱座基坑放样，选择具有临空面的岩石或具有夹层的岩石部分布设劈裂孔，劈裂孔按梅花型布置，孔距40—60cm 、排距50cm、孔深55cm以上、钻孔采用42cm的钻头。插入劈裂机，将岩石分裂，破坏岩层结构后采用破碎锤敲击打碎。自上往下，循序开挖至拱座基底标高。对于局部未劈裂开挖到位的地方则利用破碎锤修边。

开挖与防护技术要点

测量放样。清除基坑表土，根据设计平面尺寸将拱座平面位置放样出来，利用放样出来的拱座平面位置，按照20cm间距在临近旧桥结构侧布设分离点。

设置分离孔。根据布置测量点，在临近旧桥侧采用履带式潜孔钻机进行钻孔（钻头直径110mm），将拱座需要开挖的部分与岩层分离，防止在开挖过程中扰动旧桥墩柱基础。

设置劈裂孔。选择具有临空面的岩石或具有夹层的岩石部分布设劈裂孔，劈裂孔按梅花型布置，孔距40—60cm 、排距50cm、孔深55cm以上、钻孔采用42mm的钻头。

劈裂岩石。用劈裂机插入分布好的劈裂孔中，启动劈裂机油泵将岩石至上往下层层劈裂，完成一轮劈裂后，启动破碎锤将未劈裂部分修整平顺，进行下一轮劈裂孔布设，用此方法循环直至开挖到拱座基底标高。

工法的应用优势

经过多年的技术实践检验，人们已经认可了开挖与防护技术的应用优势，并且进行了多次的科学检验，用科学的态度去优化开挖技术，为拱座深基坑作业提供技术的优化付出了很多的努力。

通过不断完善深基坑施工工艺，提升深基坑施工的安全与质量水平，创造更多的效益与价值。从技术操作的角度分析，在不断的失败和反思中，人们形成了关于拱座深基坑安全高质量的施工经验，实践中需要做好全面严格控制。

通过合理布置劈裂孔，利用劈裂机分裂力控制劈裂裂缝沿预计方向发展，分裂岩石。液压劈裂机将岩层大面积结构破坏后，再使用破碎锤作业，迅速破碎岩石，工艺简单，安全可靠，环保效果明显，使用机械设备少、缩短工期、提高施工效率、经济效益显著，为国内首例。

通过液压劈裂机和液压锤组合破碎岩石的作业方法，有效降低对拱座基坑周边既有结构物的扰动，保证了老桥桥墩的安全。避免了使用爆破法对水源保护地的污染，有效保护环境。

拱座深基坑开挖与防护的经验总结

落实技术交底与安全教育

拱座深基坑开挖与防护施工作业的开展，实施标准化和规范化管理措施，认真做好细节和要点控制，保障工程建造的质量与安全。从作业的前期阶段分析，对拱座深基坑开挖与防护方案进行全面梳理，明确技术的要点和关键，交代给施工作业人员，由其负责把关开挖和防护的质量与安全。

对参与深基坑工程施工作业的人员，进行安全教育与培训，增强开挖作业的安全防护意识，规范化开展开挖与防护作业，减少人为因素的影响，保障作业的安全，杜绝安全事故的发生，保障拱座深基坑工程施工效益目标实现。

采取全过程质量控制措施

深基坑工程施工质量的控制，必须要严格贯彻施工标准和规范。从材料质量控制入手，做好材料设备进场环节的严格把控，实施验收制度，进行全面检查，保证材料与设备的质量达标，为后续作业的开展做好保障工作。

整个深基坑施工过程中都要认真落实质量检验检测工作，将损失风险防范在源头，对细节和要点实施严格控制，保障深基坑施工达到设计预期目标。

除此之外，还要做好过程监测与控制。基坑开挖过程中严格控制拱座基坑的超欠挖以及对旧桥的施工扰动，基坑开挖过程中根据旧桥的结构特点，对旧桥进行变形观测。通过全面监督检查，及时发现质量问题和隐患，采取整改措施，保障深基坑工程的质量管理目标实现。

做好现场安全管控

首先，落实深基坑现场的安全环境建设工作。为保障深基坑施工的安全，作业前必须要做好现场环境的建设，采取完善的防护措施，营造安全的施工环境。结合现场的实际情况，设置安全警示牌和防护网，形成安全性很强的施工现场。

对现场的人员和机械设备等，也要进行全面防护，保障人员和机械设备的安全，消除潜在的隐患与风险，保障深基坑施工的安全。

其次，引入现代化技术辅助安全监督管理。由于拱座深基坑施工现场的环境比较复杂，若想实现对现场大量机械设备和人员以及环境的有效监测，面临很大的挑战，引入现代化技术手段辅助安全监督管理，具有重要的意义。例如，利用视频监控系统和设备自动化控制技术等，辅助深基坑工程施工安全管理。

最后，做好现场监督检查。拱座深基坑开挖与防护管理工作，必须要做好现场监督检查，及时排除潜在的隐患与风险，保障深基坑工程的施工效益目标实现。实践中要配置充足的人力资源，负责现场巡视检查，做好细节和要点的把控，实现全面化控制。

做好应急预防工作

从拱座深基坑开挖和防护的角度分析，需要做好应急预防和控制工作。对岩石基坑和陡坡，尤其是深大并且周围环境条件比较严峻的基坑，如果施工作业期间出现裂缝和坑壁送塌等问题，则要做好加固处理。

做好周围环境的监测与防护，对开挖深度的2-3倍范围内的结构物和地下管线以及人防等，需要进行全面监测，及时掌握存在的问题，例如裂损倾斜等，及时进行资料搜集，同时标记相关信息，进行全面分析采取适宜的监护方式。

通过开挖过程的实时化跟踪监测，及时掌握信息，形成位移时程曲线，分析变形速率与位移量，了解边坡的稳定性。认真分析地面建筑物与地下管线的影响程度，做好参数的优化调整，或者进行相应的防护，保障拱座深基坑开挖安全稳定运行。为避免两个相邻基坑施工作业相互影响，则要做好现场监测与协调，对由于施工造成的倾斜或者断裂等问题，及时停止施工作业并且进行支护处理，防范施工问题的出现，保障拱座深基坑开挖的安全性和效益目标实现。