平南三桥地下连续墙基坑开挖关键施工技术

熊明茂

摘要：平南三桥主跨为575m，建成后为世界最大跨径拱桥。该桥北岸覆盖层为黏土、粉质黏土及卵石，岩层主要为中风化泥灰岩，局部发育溶洞，地质条件差，施工风险较大，故采用地下连续墙施工。文章从帽梁开挖及混凝土浇筑施工、基坑降（排）水、土石方开挖施工、地下连续墙内衬墙施工等方面，介绍了该桥地下连续墙施工的关键施工工艺，可为同类型桥梁施工提供借鉴。

关键词：平南三桥;地下连续墙;基坑开挖;内衬墙施工

中图分类号：U443.16⁺4 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst。2020.11.007

文章编号：1673—4874（2020）11—0022—03

0引言

地下连续墙具有刚度大、抗渗性好、施工噪音小、适应性好等优点，自20世纪50年代我国首次成功应用于青岛月水口水库以来，发展迅速，现广泛应用于地铁、高层建筑、变电站、悬索桥等工程中。平南三桥主跨为575m，北岸拱座地质条件差，施工风险较大，采用地下连续墙施工。基础采用“地下连续墙+注浆”技术，这也是我国首次在拱桥中应用该施工技术。基于此，对拱桥地下连续墙基坑开挖、帽梁施工、基坑降（排）水、土石方开挖施工、内衬墙施工等进行介绍，可为同类型桥梁施工提供借鉴。

1工程概况

1.1平南三桥概况

平南三桥为主跨575m中承式CFsT拱桥，采用缆索吊运斜拉扣挂施工。北岸覆盖层为黏土、粉质黏土及卵石，厚度约13～40m，岩层主要为中风化泥灰岩，局部发育溶洞，地质条件较差，采用地下连续墙施工。桥址地质条件如图1所示。

1.2北岸地下连续墙基础施工概况

北岸地下连续墙基础属于大型深基坑开挖及支护工程，采用“地下连续墙+注浆”技术施工。基坑开挖面标高为27.5m，底部设计标高为11.0m，开挖深度为16.5m。基坑开挖平面为圆形，开挖面积约为2827.4m²，开挖总方量约为40389.3m³。基坑采用外径60m的圆形地下连续墙，加厚度为1～1.5m的环形钢筋混凝土内衬共同支护，基坑下方注浆加固的卵石层为整个基础的主要持力层。详见图2。

2地下连续墙基坑开挖准备

（1）现场布置规划。充分利用原来地下连续墙施工规划好的现场，做好现场运输线路的引导，提前征用好弃土场。弃土场应满足设计堆放要求。

（2）劳务动力准备。卡特挖掘机2台，长臂挖掘机1台，50t履带吊1台，装土吊具2个，自卸运输车3台。

（3）注浆封底准备。为了防止河水通过地下渗入内部，造成土质挖掘困难，地下连续墙施工完毕后，对墙内闭圈范围的卵石层进行静压注浆封底止水。注浆施工平台标高为27.5m，挖至施工平台后方可施工，注浆范围为地下连续墙内部。深度为卵石层顶+11m高至岩面以下1m。注浆孔间距为2m，梅花形布置，浆液扩散半径为1.2m。注浆压力控制在O.7～1.0MPa，水灰比为1：1，采用φ130m注浆孔，采用袖阀管注浆工艺。

3技术要点

该工程主要使用挖掘机分层开挖方式，施工要点包括：帽梁开挖及混凝土浇筑施工、基坑降水、土石方开挖施工，地下连续墙内衬墙施工、地下連续墙位移监测等几个方面（施工流程见图3），具体分述如下。

3.1帽梁施工

通过在地下连续墙的顶部设置帽梁，提高地下连续墙的刚度，以满足地下连续墙基坑开挖过程中变形较小的要求，以及提高施工的安全性。帽梁采用钢筋混凝土结构，帽梁从地面伸入地下连续墙10cm，地下连续墙的顶部竖直方向上的钢筋需全部伸入至帽梁中，与帽梁形成一个整体。帽梁厚度和宽度分别为2.5m和3.7m，地下连续墙总宽度为1.2m，帽梁较地下连续墙内侧和外侧分别悬出1.0m和1.5m。帽梁与施TN域开挖面相同高度，均为27m，帽梁以每个长度单元为19.79m（外周边）进行施工，分10个长度单元，每个长度单元设2.8m后浇带，后浇带采用微膨胀混凝土浇筑。

3.2基坑降（排）水

基坑排水主要包括施工用水及雨水，采用集水井配合潜水泵将水排出基坑。每层开挖设置3个集水井，I型集水井为2.5m×2.5m×2.5m（2m）一个，Ⅱ型集水井为1.5m×1.5mx 2.5m（2m）两个，集水井均采用砂浆抹面。基坑截水沟由基坑外侧环形排水沟兼顾。第一层基坑开挖时，先在基坑东西两侧各设置一个Ⅱ型集水井，待开挖完北侧内衬墙施工平台后，再设置一个I型集水井（集水井边沿距地下连续墙墙身1。5m），并做好标准化围挡。开挖至基坑两侧时，挖掉之前设置的两个Ⅱ型集水井。每层基坑开挖的排水，均按此顺序布置。

3.3土石方开挖施工

地下连续墙内部土体分5层开挖至设计标高，层厚与内衬墙厚度一致。基坑内布置2台挖掘机，基坑周围布置3台自卸汽车、2台50t履带吊。第一层采用放坡开挖（1：2坡比，10m宽），首先挖出北侧内衬墙施工平台，以便内衬墙施工，然后再逐步往南侧推进。自卸车直接进入基坑进行装土外运，运至北岸引桥左侧弃土场废弃。具体布置图如图4所示。

第2～5层采用履带吊和吊斗相结合的方式施工，吊土至坑外并采用自卸车外运施工。每层土均采用岛式开挖法，先用履带吊将挖掘机吊入基坑进行开挖，施工完毕后再将其吊出基坑。2～5层首先开挖北侧外围土体作为内衬墙的施工作业面，在施工内衬墙的同时，再逐步往南侧推进，同样先挖出两侧内衬墙的施工平台，再开挖中部区域。往外运土时，先由挖掘机将弃土装入料斗中（5m³约9.5t），再由50t履带吊将料斗吊出基坑卸入自卸车中运走，弃土场为北岸引桥左侧鱼塘。履带吊离基坑边沿3m开挖完毕后，再由50t履带吊将挖掘机吊离基坑。

3.4内衬墙施工

内衬墙共5层，底部仰角均为25。，采用逆筑法进行内衬墙的施工。内衬墙根据高度和厚度的不同分为4种类型：高2m厚1m、高2m厚1.5m、高2。5m厚1m、高2.5m厚1.5m。内衬墙分为10个段进行流水施工作业，每施工段长度为18.1m，每层设长为2.8m的合龙段进行施工。

3.5施工监测

为了时刻掌握地下连续墙墙顶水平位移、墙顶竖向位移、墙体深层水平位移、墙体内力、墙体侧向土压力、坑底隆起（回弹）、孔隙水压力、地下水位、土体分层竖向位移、周边地表竖向位移等数据变化，需要进行施工监测（监测布置点见图5），监测周期为基坑开挖开始至全桥竣工，过程中各项位移数据均满足设计要求。

3.6完工后基底检测

为了验算基底承载力是否满足设计要求，项目采取平板静载试验和水平推力试验进行检测，检测结果均满足要求。

4结语

综上所述，随着我国路桥工程的不断扩大，为了节约开挖工程量，为国家节约土地资源，地下连续墙施工将越来越普遍，圆形地下连续墙基坑竖直开挖施工将越来越先进。全文结合平南三桥地下连续墙施工情况，主要分析了地下连续墙基坑开挖的关键施工技术，为同行业的研究提供必要理论依据。