摘要：棋盤洲長江公路大橋主橋為(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械、人工、爆破相結合的方法，松散土層、全風化巖石采用機械開挖，局部轉角處采用人工開挖修整，強風化巖石層、中風化巖石和微風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。邊坡采用錨桿支護及掛網(wǎng)噴射C20混凝土的方法進行防護。在基坑關鍵位置布設位移監(jiān)測點，各測點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。

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

　　1工程概況

　　棋盤洲長江公路大橋主橋為鋼箱梁懸索橋，橋跨布置為(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、散索鞍支墩擴大基礎、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，標高為+1.5m，頂面標高為+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，其下為全風化、強風化、中風化及微風化石英片巖，全-中風化巖層巖體破碎，微風化巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性相對較好。北錨碇采用擴大基礎，以微風化石英片巖作為持力層。

　　2總體施工方案

　　錨碇是懸索橋的關鍵受力構件之一，錨碇深基坑開挖施工質(zhì)量尤為重要[1-7]。棋盤洲長江公路大橋錨碇深基坑采用機械、人工、爆破相結合的方法進行開挖，從上至下分層進行;松散土層、全風化巖石采用機械開挖;局部轉角處采用人工開挖修整;強風化巖石、中風化巖石和微風化巖石采用鉆孔爆破(淺孔臺階爆破、深孔梯段爆破)。邊坡巖體輪廓邊線根據(jù)巖石堅硬性和完整性分別采用預裂爆破和預留保護層光面爆破。

　　建基面開挖時，邊坡預留保護層，在建基面1m厚的范圍內(nèi)，采用人工手持風鎬鑿除的方法進行開挖，以降低對建基面的擾動，保證基巖強度及平整度;在距建基面1m以外可根據(jù)巖層的風化程度和強度采用機械、小爆破、人工等開挖方式，嚴禁采用大藥量爆破，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，采用錨桿支護和掛網(wǎng)噴射C20混凝土進行邊坡防護[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，因此在基坑關鍵位置布設水平和豎向位移監(jiān)測點，及時發(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開挖前準備

　　(1)建立平面測量控制網(wǎng)，包括基坑開挖平面位置放樣、開挖層厚控制、邊坡輪廓測量控制、基底標高控制、排水系統(tǒng)布置、邊坡穩(wěn)定監(jiān)測等。(2)修建出渣通道，將棄土場和基坑相連，方便運輸車輛和施工機械進出基坑，便道縱坡設置須滿足運輸車輛的爬坡能力。(3)沿開挖線修筑擋水墻及排水溝，布設基坑外截排水系統(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、下兩部分進行施工。上層部分為地面到開挖標高+22.1m以上，此時基坑尚未完全形成，采用分層大開挖方式，每層開挖2m;主要采用挖掘機開挖，自卸車將基坑土石方運至棄土場。基坑下層部分為標高+22.1m以下到基坑底，此時基坑已基本形成，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至棄土場。待開挖工作完成后，采用大挖掘機配合長臂挖掘機，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，結合現(xiàn)場地形特點及工期要求，采用螺旋便道出渣。1號便道由基坑邊線右后方標高+22.1m橫向延伸至標高+14.1m;2號便道順接1號便道，縱向延伸至標高+9.5m;3號便道順接2號便道，橫向延伸至基底。依據(jù)運輸車的爬坡能力，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，在每個拐角處設置1處會車點，寬度為7.0m。螺旋便道出渣無需大型特種設備，僅常規(guī)設備即可滿足施工，出渣效率高，高峰期每晝夜可出渣2300m3。

　　3.4保護層厚度設置

　　根據(jù)《水電水利工程爆破施工技術規(guī)范》(DL/T5135-2013)規(guī)定，基巖建基面保護層厚度宜為上一層臺階爆破藥卷直徑的25～40倍。爆破使用的2種乳化炸藥藥卷直徑分別為32mm和70mm，因此保護層厚度分別為800～1200mm、1750～2800mm。綜合考慮，建基面保護層厚度定為3m。建基面開挖時，邊坡預留保護層。同樣根據(jù)《水電水利工程爆破施工技術規(guī)范》規(guī)定，為減弱主爆區(qū)爆破時對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裂或光面爆破(堅硬完整的巖石宜采用預裂爆破，破碎的巖石宜采用預留保護層光面爆破)，保護層厚度為鄰近起爆藥卷直徑的25～40倍。因此，邊坡預留保護層厚度取為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，湖水及地下水通過巖石裂隙滲入基坑內(nèi)，在基坑外側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)設截水溝，在截水溝與基坑開挖邊線之間設置擋水墻，以阻止地面水流向基坑內(nèi)。截水溝尺寸設計為120cm×60cm(寬度×高度)，采用M7.5漿砌片石砌筑。對截水溝向外5m范圍內(nèi)進行地面清表處理，并澆筑混凝土進行地面硬化。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，四周擴挖，炮孔深度根據(jù)建基面保護層厚度、邊坡預留保護層厚度來確定。爆破分為淺孔臺階爆破和深孔梯段爆破。

　　3.6.1淺孔臺階爆破

　　基坑在形成臺階工作面前，為斜坡地形，為了避免高陡邊坡，須將其改造成為臺階形，然后再按淺孔爆破法作業(yè)。臺階高度取2～5m，寬度取2～4m。爆破順序為由外向內(nèi)、由上向下。起爆網(wǎng)路根據(jù)現(xiàn)場情況布設。淺孔爆破具有2個及以上的自由面時，爆破條件比較有利，出渣也較方便。淺孔臺階爆破參數(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)以下計算公式求得：W=(0.5～0.9)H(1)L=ξH(2)Q=ekabH(3)式中，H為臺階高度(m);ξ為巖石硬度系數(shù)，堅硬巖石ξ=1.1～1.15，中等堅硬巖石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。為克服臺階底盤的夾制作用，使爆破后不留巖壩，底部盡量平整，適當增加鉆孔超鉆深度。單孔藥量Q可由下式計算：前排Q=kW1aH(4)后排Q=(1.1～1.2)kabH(5)式中，W1為底盤抵抗線(m)。對于散裝炸藥，可根據(jù)單孔藥量，計算實際裝藥長度l1：l1=4Q/(πd2Δ)(6)式中，d為炮孔直徑(m);Δ為裝藥密度(kg/m3)。確定合理的堵塞長度，對改善爆破效果和提高炸藥能量利用率具有重要作用。堵塞長度過長，會降低延米爆破量，增加鉆孔費用，并降低臺階上部巖石破碎質(zhì)量;堵塞長度過短，炸藥能量損失較大，爆破時產(chǎn)生較強的空氣沖擊波，造成噪聲和飛石危害，并影響鉆孔下部破碎效果。一般堵塞長度不小于W1的0.7倍，或取20～40倍的孔徑。

　　3.7邊坡保護層開挖

　　靠近邊坡區(qū)域采用預留保護層，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。基底微風化巖石邊坡采用預裂爆破。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，形成預裂縫，從而將主爆破對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

　　北錨碇基坑邊坡防護主要采用錨桿支護及掛網(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，長度為3m，縱、橫向間距均為2m，噴射混凝土厚100mm。邊坡防護采用由上至下邊開挖邊防護的方案施工。基坑邊坡防護需搭設支架作為平臺進行施工，腳手架采用��48mm鋼管搭設，在靠近邊坡側鋪設木板作為工作平臺。基坑開挖一層防護一層，每層厚度為2～4m，直至基坑開挖至設計深度為止。

　　5基坑變形監(jiān)測

　　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系到邊坡穩(wěn)定性，因此有必要對基坑進行位移監(jiān)測。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》(GB50497-2009)及工程實際，基坑位移監(jiān)測點(水平和豎向位移共用)布設。監(jiān)測工作從2017年5月15日開始，到2018年7月30日基本結束(錨碇基礎和基坑回填施工結束)。按照一級基坑類別進行監(jiān)測，基坑回填前(2018年7月23日)地表變形監(jiān)測數(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域的發(fā)展動態(tài)，包括設計理論、施工技術及管理、建筑材料、試驗研究及理論計算等方面的實踐經(jīng)驗和理論探討，并重點突出報道世界各國橋梁工程領域的新理論、新技術、新工藝、新設備、新材料、新方法及最新科研成果。

　　6結語

　　棋盤洲長江公路大橋北錨碇深基坑開挖施工中，采用人工+機械+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;設置集水井、截水溝、擋水墻進行基坑防水;采用錨桿支護及掛網(wǎng)噴射C20混凝土進行邊坡防護;在基坑關鍵位置布設水平和豎向位移監(jiān)測點，及時發(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)順利實施完成，上述措施成功解決了復雜地形下重力嵌巖式錨碇深基坑開挖的技術難題，為同類型基坑開挖積累了經(jīng)驗。

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　　作者：張暉