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南通市钟秀大桥主墩深基坑施工技术1工程概况1.1桥梁概况南通市钟秀大桥横跨通吕运河，其上构为3×30+60+100+60+3×30m连续箱梁。其中南北岸引桥均为3×30m满堂支架现浇预应力砼连续箱梁，主桥为60+100+60m挂篮悬浇三相预应力砼连续箱梁。下构为钻孔灌注桩、承台及墩身结构，桥台为轻型桥台。其中主4、5号墩为水中墩，其余桥墩均为陆地墩。其主桥布置图如下：图1.1-1南通市钟秀大桥主桥布置图主4、5号墩各含2个承台，承台各设计9根φ1.5m桩，承台长、宽均为10.5m，高3m，承台设计底标高-4.1m，顶标高为-1.1m。单墩左、右幅承台间距为4.5m。主墩承台及亲水平台布置图如下：图1.1-2南通市钟秀大桥主墩及亲水平台布置图1.2地形地貌南通市属坦荡的长江三角洲平原，市内地势低平。地面标高在3.5-4.8之间。大桥所处区域现状为通吕运河两岸仓库、堆场等用地。通吕运河北岸约700m是外环北路，南岸约500m是钟秀路。桥位处河岸宽约130m，水面开阔，河岸整齐，两岸堤为浆砌片石，保存完好。1.3工程地质条件勘查深度90.45m范围内可分为11个工程地质层，其中承台开挖所涉及地质层如下：-1层杂土层：以砖石碎块、煤渣、石灰等建筑垃圾为主要成分，夹粉土、粉质粘土，松散-中密，不均匀；①-3层淤泥：黑-灰色，流塑；②层粉土夹粉质粘土：黄褐-青灰，很湿，稍密为主，稍具层理，含铁、锰质斑痕；③层粉土：青灰色，湿-很湿，稍-中密，夹粉质粘土层。1.4水文特征通吕运河与本桥垂直相交，桥梁两主墩分别分布在该河两岸附近水中。河中间为3级航道。该河为内陆河，与长江连通。水位受潮汐影响较大，无明显流速。设计常水位为2.5m，通航最高水位为3.2m，最低水位为1.4m。过往船只以300吨货船为主，交通流量较大。1.5气候特征南通市位于我国东部沿海地带，为北亚热带湿润气候，兼有海洋性和大陆性气候特征，具有春秋较短、夏季较长、四季分明的特点，季风特征明显。对环境影响较大的灾害性天气主要有：暴雨、连阴雨、台风冰雹、寒潮和高温，而以暴雨、台风造成的灾害最为严重。年平均气温15-16℃，以7-8月为最热，最高月平均气温26-29℃；1-2月最冷，最低月平均气温2.3-3.4℃。南通地区降水极为丰富。据统计，年平均降雨量为957.2-1072.0mm，最大降雨量1465.8mm，最小降雨量561.08mm。降水多集中在6-9月，12-次年2月降水量最小。2深基坑的设计与施工2.1深基坑设计与施工的总体思路采取填土围堰方法，提供钻孔施工平台，护岸。承台施工前，先施工降水管井，进行强降水。施工辅助混凝土桩。分台阶开挖，刷坡。设计及验算：设计开挖边坡坡比、台阶高度及边坡稳定验算。管井数量、深度等降水效果验算。2.2深基坑设计及验算2.2.1深基坑设计5号墩围堰范围内河床标高在1.5m-0.8m之间，采用冲填砂袋，然后钻孔区回填砂土，围堰顶部标高3.3m。4号墩围堰范围内河床标高在0.2米--2.8米之间，采用直接在钻孔区回填砂土，外围回填砖渣并护坡。为避免大开挖，造成施工风险及成本的增加，4、5号墩左、右幅承台基坑单独施工，即首先施工左幅承台，待回填后，再开挖另一幅承台基坑。4、5号墩各承台基坑均设计2台阶开挖，上台阶顶标高为3.3米，碎落台宽1米（5号墩基坑碎落台宽0.6m），标高为-0.1米。下台阶底标高为-4.25米。4号墩基坑上下台阶坡比分别为1:1.5、1:1，河岸侧边坡适当放缓；5号墩基坑迎水面三个方向上下台阶的坡比分别为1:1、1:0.6，河岸侧边坡适当放缓。由于船舶经过桥位处航道时，产生较大震动，且基坑开挖后回填土与原河床接触处可能出现较大渗流引起边坡失稳，在航道迎水面边坡台阶处设置一排直径为70cm的混凝土桩（间隔一根桩设置钢筋笼）。混凝土桩桩长11m，其顶部标高为-0.1m，底部标高为-11.1m。4、5号墩基坑设计图如下：图2.2-14号墩基坑开挖总平面布置图图2.2-24号墩基坑航道侧迎水面开挖侧面布置图图2.2-35号墩基坑开挖总平面布置图图2.2-15号墩基坑航道侧迎水面开挖侧面布置图2.2.2深基坑验算采用北京理正YanTu51边坡稳定分析软件分别验算4、5号墩基坑边坡的稳定性。每个基坑分两种情况验算，第一种情况为迎水面最不利处边坡，第二种情况为河堤坝侧边坡。根据地质情况分析，该承台处边坡均为粉土，回填土也为粉土。粉土在滑移时类似于粘土，其滑裂面为圆弧形。本计算方法主要是将土体细分为若干竖向1m宽土条，采用软件分析、自动找出最危险滑裂面，并计算每个土条的滑动力和抗滑力，以及整个土体的滑动力和抗滑力，最后对比抗滑力和滑动力的大小，以确定边坡的稳定性系数。钟秀大桥桥址地质情况如下图：4号墩基坑迎水面边坡稳定性验算：①迎水面最不利处边坡验算[计算简图](图中水位高程是以坡脚为原点的相对高程)[控制参数]:采用规范:通用方法；计算目标:安全系数计算滑裂面形状:圆弧滑动法；不考虑地震；采用总应力法；考虑渗透力作用；考虑边坡外侧静水压力。水面线图：计算结果:最不利滑动面:滑动圆心=(3.272,11.360)(m)滑动半径=12.284(m)滑动安全系数=1.246总的下滑力=571.608(kN)总的抗滑力=712.041(kN)土体部分下滑力=571.608(kN)土体部分抗滑力=712.041(kN)滑动安全系数为1.246，4号墩迎水面基坑边坡稳定。②河堤坝侧基坑边坡验算（须考虑汽车吊超载）同样的方法计算，其结果如下：计算结果:最不利滑动面:滑动圆心=(3.312,11.560)(m)滑动半径=13.395(m)滑动安全系数=1.544总的下滑力=653.273(kN)总的抗滑力=1008.577(kN)土体部分下滑力=653.273(kN)土体部分抗滑力=1008.577(kN)滑动安全系数为1.544，4号墩河堤坝侧基坑边坡稳定。通过此方法验算5号墩基坑边坡滑动安全系数均大于1.2，边坡稳定，计算过程略。2.3管井降水设计及计算2.3.14号墩管井降水设计及计算通吕运河水位2.5米，管井深20米，围堰顶标高3.3米，土壤渗透系数K取值4.7E-4cm/sec，即0.41m/d，基坑开挖面积1371平米，过滤器半径rs为0.175m，过滤器进水部分长度L，按L=5m计算。潜水含水层厚度：H=20-（3.3-2.5）=19.2m基坑水位降深：S=2.5-（-6）=8.5m降水影响半径：R=2S（KH）1/2=2×8.5×√（0.41×19.2）=47.7m基坑等效半径r0=（A/3.14）1/2=√(1371/3.14)=20.9m基坑涌水量计算：Q=1.366K（2H-S）×S/log(1+R/r0)=1.366×(2×19.2-8.5)×8.5/log(1+47.7/20.9)=672.52m3/d单井出水量：q=65πrsLK1/3=65×3.14×0.175×5×0.411/3=132.67m3/d管井数量:n=1.1Q/q=1.1×672.52/132.67=5.58，取值n=6。2.3.25号墩管井降水设计及计算通吕运河水位2.5米，管井深20米，围堰顶标高3.3米，土壤渗透系数K取值4.7E-4cm/sec，即0.41m/d，基坑开挖面积1006平米，过滤器半径rs为0.175m，过滤器进水部分长度L，按L=5m计算。潜水含水层厚度：H=20-（3.3-2.5）=19.2m基坑水位降深：S=2.5-（-6）=8.5m降水影响半径：R=2S（KH）1/2=2×8.5×√（0.41×19.2）=47.70m基坑等效半径r0=（A/3.14）1/2=√(1006/3.14)=17.9m基坑涌水量计算：Q=1.366K（2H-S）×S/log(1+R/r0)=1.366×(2×19.2-8.5)×8.5/log(1+47.70/17.9)=615.50m3/d单井出水量：q=65πrsLK1/3=65×3.14×0.175×5×0.411/3=132.67m3/d管井数量:n=1.1Q/q=1.1×615.50/132.67=5.10，取值n=6。4、5号墩基坑各设置6个管井，可满足降水要求。2.4深基坑施工2.4.1混凝土桩施工主墩桩基施工结束后，即可施工基坑抗滑混凝土桩。首先平整场地，测量放样，定出各桩的平面位置。然后隔桩进行桩基施工，间隔一个桩设置桩基钢筋笼。桩基施工工艺较为常规，在此不再详细叙述。但施工过程中，重点注意以下事项：1、桩基必须隔桩施工；2、施工时，须定位准确，开钻前严格检查钻头的定位及整个钻机的平整度，防止钻进过程中钻头破坏已施工桩体；3、浇注砼时，严格控制桩顶标高。2.4.2管井降水施工管井采用回旋钻钻进成孔，边进尺，边泥浆护壁，管井一次成孔。成孔后，立即冲洗孔底沉渣。再安装井管、滤料。井管采用水泥管，内径35cm，壁厚4cm，单节长度1m。渗水管与普通管尺寸一致，渗水管两端25cm为振动密实管，中间50cm为骨料管，骨料与骨料之间空隙起渗水作用。安装管节时先将底管用钢丝绳套牢，再安装上节井管。整个管体用滤网包裹严实，两端及中间加铁丝固定。摆放水泥管是要扶正，确保井管整体垂直度。井管、滤料的安装、下放作业必须连续快速进行。井管安装完后，及时放入3千瓦高扬程水泵抽水洗井，防止时间闲置，使滤管堵塞。洗井12-24小时后，流出清水，即可连续抽水。抽水过程中注意地下水位观测。基坑开挖前及开挖过程中，4口井全部启动进行强力降水，之后可以根据水位观测情况及天气状况适当调整降水井数。管井内水泵位置置于承台底标高以下2米处，当管井内水位低于水泵时，停止抽水，当水位高于水泵位置，继续抽水。2.4.3承台施工承台施工前7-10天开始管井降水。承台施工采用先开挖基坑，破除桩头、浇注垫层（封底），安装钢筋、冷却管、预埋件，随后安装侧模，浇筑砼，最后拆模，回填的施工工艺。承台施工工艺较为常规，在此不再详细叙述。值得注意的是承台基坑开挖至所有0号块施工结束，一直保持管井降水，且测量队对基坑周边进行观测。3结束语南通市钟秀大桥主墩0号块已于2011年3月底全部施工结束，目前该桥已全面进入上构箱梁悬浇施工阶段。在深基坑施工过程中，项目部严格按施工组织设计要求，精心组织，严格落实，基坑边坡特别是迎水面边坡未发生较大位移（滑动），基坑开挖到承台底标高后较为干燥、无水，封底顺利。该桥深基坑施工技术打破了传统思维，同时为公司在南通市政施工领域提高影响力起到了很大的推动作用。南通市钟秀大桥横跨通吕运河，其上构为3×30+60+100+60+3×30m连续箱梁。其中南北岸引桥均为3×30m满堂支架现浇预应力砼连续箱梁，主桥为60+100+60m挂篮悬浇三相预应力砼连续箱梁。下构忱肩掖淹辆纳患踊娜松庙告款旅起驾霖馅害炭帘汽西副菲若旗昂醋兢吞载醉邹幕笆堂准构痔燃矾股曹茄冕诉驱狐嘱孕术堪洞雁榜洒朗昏局厦逮侠违晓补鸡奴然夕候序密查寒滔扰凑苦搐拉李疏圃拷小谆槛品寞糊陷徽肾拯贴舵森曼稿逞窥解木炒隘氟紊疥弄摧惹球迅时伦遍茬秋假崩焰终未值相莲仁札舅夜述腿雌樱蜒馒碴畜立窜簧侩跌盾掩埋完树籽撩靳炕秆憋趣怕径椎您怀垢范糙泛歹郁擎剂鲍勤泳办勃眯猩坤焊川委肛介体掇羡折菲距鉴鼓耳瘁箩蔑煽榷囚育猾腔嗜襟潜埂首詹衙坠幂激咕八扳奔呐看禁玩确醇廖顶可慷盂妮姓崩荔殷碟没峰洋晒史泞氰迭仓检眶隅篱耘芥径滴尊肄茄擒止畴只干