河口黄河特大桥5#墩基础施工

河口黄河特大桥5#墩基础施工

王双合 苏宗华

摘要：

关键词：

一、工程概况

河口黄河特大桥5#墩位于既有铁路兰青线右侧路堤边坡上，基础设计为挖井基础，挖井基础直径φ7.2m，实际挖深从边坡上的中心点到设计基底为7.4m，最高点到设计基底9.7m，见下图，设计时考虑采用钢筋混凝土套箱防护施工。 由于施工时开挖深度较大，以及既有线行车产生的附加荷载（动载+静载），这样土压力将加大，同时该挖井基础位于既有线边坡上，对既有线的运营安全影响很大，施工难度主要是保证既有线行车安全的前提下完成该挖井基础施工。 二、受力分析 该挖井护壁按常规考虑，周围有土的作用，以及行车荷载的影响（行车荷载折算成换算土柱），护壁混凝土将受到土压力的作用，必须要满足强度与刚度的要求。该挖井位于边坡上，护壁上下侧（按平行于既有线的基础中心线划分）受到的土压力不平衡，因此，在开挖过程中，护壁整体将受到偏心压力，即边坡上面一侧的土压力不

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平压力不平衡，因此，在开挖过程中，护壁整体将受到偏心压力，即边坡上面一侧的土压力大于边坡下侧土压力，这样该护壁将有整体位移、滑动、倾覆的趋势。

护壁施工时由于分层施工，上下层护壁之间有土压力差，将产生剪力。

上侧护壁下侧护壁

一、 施工方案拟定

受力虽然清楚了，但具体施工方案仍需结合现场实际及可操作性来考虑。有人提出水平分块间断施工护壁，最后合龙的方案，有人提出斜向支挡全开挖、护壁采用直段板块，边开挖边下沉护壁块的方案，也有人提出沉箱方案。经详细分析计算，这些方案有一个共同点，就是操作困难，辅助工程量大，如分段护壁最终合龙的方案，需要人工下去掏挖约6m，（到坡脚地面以下1.5m），开挖面不宜小于70cm,否则人下不去，还需许多挡板，护壁砼数量将超设计太多；而采用直板法，将需先掏挖2~3个支撑柱，深约6m，且由于跨度太大，直挡板的板厚及配筋率就会太大；而沉箱方案须先填土约300m3，并需夯实，否则下沉时会偏，且难以下沉到位。

综合以上方案的长处，结合6#、7#墩挖井基础开挖情况及地质情况，我们考虑采用与6#、7#墩平地护壁相似的斜向分层护壁法，即在地面采用一圈1m深左右的整体斜向护壁，再分次补平护壁底部，然后采用普通平地护壁的施工方法进行。

四、方案细化设计

本方法的基本思路是：

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1、 由于土质相似时，相同高度的土压力应该是相同的。这样就可以采用与6#、7#墩挖井护壁相同的厚度即30cm，实际设计时采用下30cm，上40cm的倒梯形断面，便于浇注护壁混凝土。

2、 利用环形结构承受均匀径向力时，只受环向压力的理论。这样结构的受力状态较好，受力明确，可充分将用砼受压强度高的特点，并有采用环形护壁形式的可能，虽然本护壁的径向力最终不是很均匀。

3、 为抵抗水平向受力，在两层护壁间设接缝钢筋（双层），施工时可直接插入土中，开挖下一层护壁时挖出连接即可，操作也方便可行，此钢筋也同时加强护壁的竖向整体刚度，抵抗不均匀的土压力的影响。

4、 为抵抗水平推力，避免产生位移，采用上、下侧护壁不同厚的平面护壁型式，即上侧护壁采用35cm（均厚），下侧采用60cm（均厚），这样下侧护壁与土的接触面积将与上侧护壁与土的接触面积基本持平，同时重力也基本相同，必将产生整体重心向上侧偏移，增加稳定力矩，防止产生位移、滑动和倾覆。

5、 在开挖过程中，将挖出的土方堆于下侧护壁边并填高。这样将产生更多

的抵抗力矩，防止上侧护壁的位移。

按此思路考虑的方案图如下： ①②③④⑤⑥⑦⑧5#墩中心线回填土⑨⑩⑾⑿⒀ 3 河口黄河特大桥5#墩基础施工 王双合 苏宗华

施工步骤如下：

1、在兰青铁路边坡上设置沉降位移观测桩，以便在施工过程中随时观测边坡沉降、位移情况；在护壁顶以上1m开挖0.3m深截水沟，用砂浆抹面。

2、开挖①块的土方，开挖时要抽槽法开挖，槽宽1m，不得全断面开挖。 3、安装①块的钢筋及②~⑧块得预埋钢筋。 4、立①块模板，浇注①块混凝土。

5、开挖②块土方，安装②块钢筋，立②块模板，浇注②块混凝土。 6、按与②块相同的方法，依次施工③~⑧块。

7、按平地施工挖井的方法施工⑨~⑿块，高度为0.5~1m。 8、浇注挖井混凝土，达到一定强度后立模板浇注墩身混凝土。 9、在护壁内分层回填土夯实；将坡面上截水沟填平，坡面植草。 配筋图如下： 斜护壁部分配筋图455#墩中心线99454545 五、 实际施工 从10月8日开挖到11月24日结束，历时47天，工期之长与设计之初“快速施工”的想法是有很大出入的，主要外界因素影响所致，与方案无直接关系。

按照预定方案，第一次开挖采用抽槽法施工，上侧护壁深约0.8m，由于坡脚部分土质含水量太大，无法开挖太深，实际开挖深度为0.5m，故在下侧护壁的根部设有4级台阶。按照设计，将竖向钢筋全部插入下层护壁所在的土中，水平向设有φ10双层水平环向钢筋共6根，在每个台阶处埋设4根水平钢筋，用于下次补平护壁时使

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用。仅一天时间就开挖完，并浇注第一次护壁砼。

第二次到第四次开挖时，按照方案只开挖上侧护壁土方，采取全断面开挖的方法。每次与第一次护壁浇注时预留的台阶相接，开挖约0.8m，内侧直接利用土模，外侧用土袋作模板。竖向钢筋下端仍插到土中，预留与下次护壁相接，上端与上次护壁预留竖向钢筋相接。水平向采用4根φ10钢筋，并与台阶处的预留水平筋相接。钢筋绑扎完后，及时浇注了护壁砼。

第五次采用浇注整圈护壁的方法补平护壁下口。采用全断面开挖的方法开挖，并按设计布置钢筋。但在施工过程中，由于推力过大，而下侧护壁上填土还不高，土质含水量大，被动土压力较小，产生上层护壁下滑的现象，造成护壁上端与边坡连接处出现裂隙。技术部门要求作业队加快本层护壁的施工，并采用快硬砼浇注了护壁，裂隙也进行了填充，消除了事故隐患，经观测，既有线轨面未现下沉。

至此，斜向护壁基本上按设计方案施工到位，以下护壁可按照普通护壁施工，按设计采用单层钢筋，护壁的分层高度0.5~1m ,视实际开挖情况确定。

第六层护壁基本按预定方案进行了，开挖高度为1m。但是在第七层护壁穿过卵石层时，透水现象严重。虽多次与作业队交涉要求每0.5m高浇注一层护壁，可分段浇注。但由于更换了另一作业队，素质较低，不听指导，仍开挖了1m多高，直到泥岩面时才护壁。

在卵石层与离岩接触面这一层即第八层施工时，作业队仍未按技术部门要求的0.5m高浇注一层护壁的方法进行施工，仍然开挖了1m。这样由于卵石层与泥岩接触面的软弱，造成严重透水，致使沿兰青铁路前后方向出现小面积坍塌，卵石土随水冲进坑内，造成坡脚出现2~3m3的空洞，出现重大险情，危及既有线安全。经报请局指，我工区随即组织人员连夜采取分段护壁逐步封闭，并预留了几个泄水管，终于将洞口堵住，险情基本解除。

在以后的护壁施工中，由于下侧土方堆填高度加高，而且穿过强度较弱的泥岩表面，进入较稳定的泥岩层，上下侧护壁高差也已缩小至2.7m，护壁基本稳定了，所以施工未出现问题，直到完成护壁到设计基底标高，随即浇注了挖井混凝土。

六、结语

在5#墩挖井基础的施工中，根据施工方案的实施情况来看，施工方案是很成功

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的：按该方案施工，护壁混凝土量与设计方量基本持平，钢筋用量少于设计数量，如果不是外界因素的影响，工期也将是比较短的。在斜向护壁的补平施工时仅5次就完成，比设计的7次有所简化。虽然在施工过程中出现了大的险情，但其主要原因在于作业队素质不高，未按要求操作所至，从方案本身来说，是无任何问题的。因此，选择高素质的作业队伍施工是至关重要的。

另外，通过5#墩挖井的施工，使我们对设涉及既有线安全施工的有了初步的认识，基本上熟悉了在既有线旁施工的安全控制程序和措施，同时也检验了我们所须安全设备的准备情况，这些为即将开始的小桥改造施工和今后涉及既有线的施工提供了安全技术准备。

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