摘要：棋盤洲長(zhǎng)江公路大橋主橋?yàn)?340+1038+305)m鋼箱梁懸索橋，北錨碇為重力式嵌巖錨，平面尺寸為61.5m×60.0m，總高42.0m。錨碇深基坑開挖采用機(jī)械、人工、爆破相結(jié)合的方法，松散土層、全風(fēng)化巖石采用機(jī)械開挖，局部轉(zhuǎn)角處采用人工開挖修整，強(qiáng)風(fēng)化巖石層、中風(fēng)化巖石和微風(fēng)化巖石采用鉆孔爆破。基坑形成后采用螺旋便道出渣，高峰期每晝夜可出渣2300m3。基坑防水分為坑外截水和坑內(nèi)排水。邊坡采用錨桿支護(hù)及掛網(wǎng)噴射C20混凝土的方法進(jìn)行防護(hù)。在基坑關(guān)鍵位置布設(shè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)位移及其變化速率均未超過規(guī)范要求，基坑施工質(zhì)量良好。

　　關(guān)鍵詞：懸索橋;錨碇;基坑開挖;邊坡防護(hù);防水處理;變形監(jiān)測(cè);施工技術(shù)

　　1工程概況

　　棋盤洲長(zhǎng)江公路大橋主橋?yàn)殇撓淞簯宜鳂颍瑯蚩绮贾脼?340+1038+305)m，錨碇間距1683m，矢跨比為1/9。北錨碇為重力式嵌巖錨，分別由錨塊、散索鞍支墩擴(kuò)大基礎(chǔ)、散索鞍支墩等組成。平面尺寸為61.5m×60.0m，總高42.0m。基底水平，標(biāo)高為+1.5m，頂面標(biāo)高為+43.5m。

　　北錨碇區(qū)域總體地貌屬丘陵地貌，上覆第四系地層較薄，地表為粉質(zhì)黏土層，其下為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化石英片巖，全-中風(fēng)化巖層巖體破碎，微風(fēng)化巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性相對(duì)較好。北錨碇采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，以微風(fēng)化石英片巖作為持力層。

　　2總體施工方案

　　錨碇是懸索橋的關(guān)鍵受力構(gòu)件之一，錨碇深基坑開挖施工質(zhì)量尤為重要[1-7]。棋盤洲長(zhǎng)江公路大橋錨碇深基坑采用機(jī)械、人工、爆破相結(jié)合的方法進(jìn)行開挖，從上至下分層進(jìn)行;松散土層、全風(fēng)化巖石采用機(jī)械開挖;局部轉(zhuǎn)角處采用人工開挖修整;強(qiáng)風(fēng)化巖石、中風(fēng)化巖石和微風(fēng)化巖石采用鉆孔爆破(淺孔臺(tái)階爆破、深孔梯段爆破)。邊坡巖體輪廓邊線根據(jù)巖石堅(jiān)硬性和完整性分別采用預(yù)裂爆破和預(yù)留保護(hù)層光面爆破。

　　建基面開挖時(shí)，邊坡預(yù)留保護(hù)層，在建基面1m厚的范圍內(nèi)，采用人工手持風(fēng)鎬鑿除的方法進(jìn)行開挖，以降低對(duì)建基面的擾動(dòng)，保證基巖強(qiáng)度及平整度;在距建基面1m以外可根據(jù)巖層的風(fēng)化程度和強(qiáng)度采用機(jī)械、小爆破、人工等開挖方式，嚴(yán)禁采用大藥量爆破，以免影響邊坡和山體的穩(wěn)定性。基坑防水分為坑外截水和坑內(nèi)排水，坑外截水采用截水溝和擋水墻截水，坑內(nèi)排水是在基坑底部四周開挖排水溝，并在坑底一角設(shè)集水井，用水泵將水抽出基坑。為確保已開挖基坑的穩(wěn)定性，緊隨基坑開挖面，采用錨桿支護(hù)和掛網(wǎng)噴射C20混凝土進(jìn)行邊坡防護(hù)[8]。錨碇深基坑開挖規(guī)模大，開挖過程中基坑的受力變形直接影響邊坡穩(wěn)定性，因此在基坑關(guān)鍵位置布設(shè)水平和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決隱患，提高基坑的安全性和施工質(zhì)量。

　　3基坑開挖施工

　　3.1開挖前準(zhǔn)備

　　(1)建立平面測(cè)量控制網(wǎng)，包括基坑開挖平面位置放樣、開挖層厚控制、邊坡輪廓測(cè)量控制、基底標(biāo)高控制、排水系統(tǒng)布置、邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)等。(2)修建出渣通道，將棄土場(chǎng)和基坑相連，方便運(yùn)輸車輛和施工機(jī)械進(jìn)出基坑，便道縱坡設(shè)置須滿足運(yùn)輸車輛的爬坡能力。(3)沿開挖線修筑擋水墻及排水溝，布設(shè)基坑外截排水系統(tǒng)，防止地表水匯入基坑，確保基坑內(nèi)干作業(yè)條件。(4)清表，將開挖范圍內(nèi)的樹木、建筑物、地表土等全部清除。

　　3.2基坑開挖順序

　　錨碇基坑分上、下兩部分進(jìn)行施工。上層部分為地面到開挖標(biāo)高+22.1m以上，此時(shí)基坑尚未完全形成，采用分層大開挖方式，每層開挖2m;主要采用挖掘機(jī)開挖，自卸車將基坑土石方運(yùn)至棄土場(chǎng)。基坑下層部分為標(biāo)高+22.1m以下到基坑底，此時(shí)基坑已基本形成，采用爆破施工，分層開挖至基坑底，每層開挖2m。采用螺旋便道出渣，并采用自卸車將基坑土石方運(yùn)至棄土場(chǎng)。待開挖工作完成后，采用大挖掘機(jī)配合長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，依次挖除出渣便道。

　　3.3螺旋便道出渣

　　基坑開挖土石方量大，開挖深度約36m，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形特點(diǎn)及工期要求，采用螺旋便道出渣。1號(hào)便道由基坑邊線右后方標(biāo)高+22.1m橫向延伸至標(biāo)高+14.1m;2號(hào)便道順接1號(hào)便道，縱向延伸至標(biāo)高+9.5m;3號(hào)便道順接2號(hào)便道，橫向延伸至基底。依據(jù)運(yùn)輸車的爬坡能力，將便道縱坡控制在10%～15%，隨基坑向下開挖而不斷延伸。便道寬度為4.5m，在每個(gè)拐角處設(shè)置1處會(huì)車點(diǎn)，寬度為7.0m。螺旋便道出渣無需大型特種設(shè)備，僅常規(guī)設(shè)備即可滿足施工，出渣效率高，高峰期每晝夜可出渣2300m3。

　　3.4保護(hù)層厚度設(shè)置

　　根據(jù)《水電水利工程爆破施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T5135-2013)規(guī)定，基巖建基面保護(hù)層厚度宜為上一層臺(tái)階爆破藥卷直徑的25～40倍。爆破使用的2種乳化炸藥藥卷直徑分別為32mm和70mm，因此保護(hù)層厚度分別為800～1200mm、1750～2800mm。綜合考慮，建基面保護(hù)層厚度定為3m。建基面開挖時(shí)，邊坡預(yù)留保護(hù)層。同樣根據(jù)《水電水利工程爆破施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，為減弱主爆區(qū)爆破時(shí)對(duì)保留巖體的破壞并形成平整輪廓面，邊坡巖體輪廓邊線采取預(yù)裂或光面爆破(堅(jiān)硬完整的巖石宜采用預(yù)裂爆破，破碎的巖石宜采用預(yù)留保護(hù)層光面爆破)，保護(hù)層厚度為鄰近起爆藥卷直徑的25～40倍。因此，邊坡預(yù)留保護(hù)層厚度取為2m。

　　3.5基坑截排水施工

　　北錨碇三面環(huán)水，基坑開挖后可能會(huì)有水涌入基坑，故須提前開展防水工作。基坑截排水需要全面考慮湖水、地下水、地面水、雨水及坑內(nèi)已有水的影響[9-10]。為防止錨碇基坑開挖時(shí)，湖水及地下水通過巖石裂隙滲入基坑內(nèi)，在基坑外側(cè)填土筑島形成截水屏障。為消除地面水、雨水的影響，在基坑上部開挖邊線2.7m處(截水溝中心線位置)設(shè)截水溝，在截水溝與基坑開挖邊線之間設(shè)置擋水墻，以阻止地面水流向基坑內(nèi)。截水溝尺寸設(shè)計(jì)為120cm×60cm(寬度×高度)，采用M7.5漿砌片石砌筑。對(duì)截水溝向外5m范圍內(nèi)進(jìn)行地面清表處理，并澆筑混凝土進(jìn)行地面硬化。在基坑內(nèi)部開挖集水井和排水溝，待坑內(nèi)的水經(jīng)排水溝流向集水井，用水泵將水抽出坑外并排走。基坑底排水溝尺寸為150cm×60cm，集水井尺寸為140cm×200cm。

　　3.6爆破開挖

　　爆破開挖由上而下，分層開挖，每一層中間抽槽，四周擴(kuò)挖，炮孔深度根據(jù)建基面保護(hù)層厚度、邊坡預(yù)留保護(hù)層厚度來確定。爆破分為淺孔臺(tái)階爆破和深孔梯段爆破。

　　3.6.1淺孔臺(tái)階爆破

　　基坑在形成臺(tái)階工作面前，為斜坡地形，為了避免高陡邊坡，須將其改造成為臺(tái)階形，然后再按淺孔爆破法作業(yè)。臺(tái)階高度取2～5m，寬度取2～4m。爆破順序?yàn)橛赏庀騼?nèi)、由上向下。起爆網(wǎng)路根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況布設(shè)。淺孔爆破具有2個(gè)及以上的自由面時(shí)，爆破條件比較有利，出渣也較方便。淺孔臺(tái)階爆破參數(shù)主要為最小抵抗線W(m)、炮孔深度L(m)、單孔藥量Q(kg)，可根據(jù)以下計(jì)算公式求得：W=(0.5～0.9)H(1)L=ξH(2)Q=ekabH(3)式中，H為臺(tái)階高度(m);ξ為巖石硬度系數(shù)，堅(jiān)硬巖石ξ=1.1～1.15，中等堅(jiān)硬巖石ξ=1.0，松軟巖石ξ=0.8～0.95;e為炸藥換算系數(shù)，該工程所使用炸藥為2#巖石乳化炸藥(即2#巖石***)，e=1;k為爆破單位用藥量(kg/m3);a為炮孔間距(m);b為炮孔排距(m)。

　　3.6.2深孔梯段爆破

　　北錨碇前錨爆破施工采用深孔梯段爆破，垂直梅花形布孔。為克服臺(tái)階底盤的夾制作用，使爆破后不留巖壩，底部盡量平整，適當(dāng)增加鉆孔超鉆深度。單孔藥量Q可由下式計(jì)算：前排Q=kW1aH(4)后排Q=(1.1～1.2)kabH(5)式中，W1為底盤抵抗線(m)。對(duì)于散裝炸藥，可根據(jù)單孔藥量，計(jì)算實(shí)際裝藥長(zhǎng)度l1：l1=4Q/(πd2Δ)(6)式中，d為炮孔直徑(m);Δ為裝藥密度(kg/m3)。確定合理的堵塞長(zhǎng)度，對(duì)改善爆破效果和提高炸藥能量利用率具有重要作用。堵塞長(zhǎng)度過長(zhǎng)，會(huì)降低延米爆破量，增加鉆孔費(fèi)用，并降低臺(tái)階上部巖石破碎質(zhì)量;堵塞長(zhǎng)度過短，炸藥能量損失較大，爆破時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣沖擊波，造成噪聲和飛石危害，并影響鉆孔下部破碎效果。一般堵塞長(zhǎng)度不小于W1的0.7倍，或取20～40倍的孔徑。

　　3.7邊坡保護(hù)層開挖

　　靠近邊坡區(qū)域采用預(yù)留保護(hù)層，鉆淺孔并光面爆破的方法，其中炮孔孔徑40mm，孔距0.4～0.5m，孔深3～5m，炮孔線裝藥密度150～200g/m。基底微風(fēng)化巖石邊坡采用預(yù)裂爆破。爆破前沿開挖邊界布置密集炮孔，在爆區(qū)與保留區(qū)之間爆破，形成預(yù)裂縫，從而將主爆破對(duì)保留巖體的破壞程度降至最低，形成平整的輪廓面。

　　4基坑邊坡防護(hù)

　　北錨碇基坑邊坡防護(hù)主要采用錨桿支護(hù)及掛網(wǎng)噴射C20混凝土的方法施工，如圖6所示。帶肋鋼筋網(wǎng)直徑6mm，網(wǎng)孔為10cm×10cm，錨桿鋼筋直徑為22mm，長(zhǎng)度為3m，縱、橫向間距均為2m，噴射混凝土厚100mm。邊坡防護(hù)采用由上至下邊開挖邊防護(hù)的方案施工。基坑邊坡防護(hù)需搭設(shè)支架作為平臺(tái)進(jìn)行施工，腳手架采用��48mm鋼管搭設(shè)，在靠近邊坡側(cè)鋪設(shè)木板作為工作平臺(tái)。基坑開挖一層防護(hù)一層，每層厚度為2～4m，直至基坑開挖至設(shè)計(jì)深度為止。

　　5基坑變形監(jiān)測(cè)

　　錨碇深基坑開挖規(guī)模大，施工過程中基坑的受力變形直接關(guān)系到邊坡穩(wěn)定性，因此有必要對(duì)基坑進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB50497-2009)及工程實(shí)際，基坑位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(水平和豎向位移共用)布設(shè)。監(jiān)測(cè)工作從2017年5月15日開始，到2018年7月30日基本結(jié)束(錨碇基礎(chǔ)和基坑回填施工結(jié)束)。按照一級(jí)基坑類別進(jìn)行監(jiān)測(cè)，基坑回填前(2018年7月23日)地表變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

　　建筑論文投稿刊物：《世界橋梁》主要刊載世界橋梁工程領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，包括設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)及管理、建筑材料、試驗(yàn)研究及理論計(jì)算等方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論探討，并重點(diǎn)突出報(bào)道世界各國(guó)橋梁工程領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料、新方法及最新科研成果。

　　6結(jié)語

　　棋盤洲長(zhǎng)江公路大橋北錨碇深基坑開挖施工中，采用人工+機(jī)械+爆破的開挖方式;基坑形成后采用螺旋便道出渣，高峰期每晝夜可出渣2300m3;設(shè)置集水井、截水溝、擋水墻進(jìn)行基坑防水;采用錨桿支護(hù)及掛網(wǎng)噴射C20混凝土進(jìn)行邊坡防護(hù);在基坑關(guān)鍵位置布設(shè)水平和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決隱患，提高基坑的安全性和施工質(zhì)量。目前，北錨碇已經(jīng)順利實(shí)施完成，上述措施成功解決了復(fù)雜地形下重力嵌巖式錨碇深基坑開挖的技術(shù)難題，為同類型基坑開挖積累了經(jīng)驗(yàn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]羅曉瑜，陳艾榮，劉海波.洞庭湖二橋造型設(shè)計(jì)[J].世界橋梁，2019，47(6)：16-20.

　　[2]周小毛.懸索橋貓道繩水面浮托往復(fù)牽引架設(shè)技術(shù)[J].世界橋梁，2020，48(1)：26-29.

　　[3]舒江，劉琪，彭元誠(chéng).白洋長(zhǎng)江公路大橋主橋設(shè)計(jì)[J].橋梁建設(shè)，2019，49(1)：77-82.

　　[4]王睿.高原山區(qū)大跨度懸索橋關(guān)鍵施工方案研究[J].橋梁建設(shè)，2019，49(6)：108-113.

　　[5]姚志安.深中通道伶仃洋大橋筑島圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)[J].世界橋梁，2020，48(2)：15-19.

　　作者：張暉