摘要：新建南廣鐵路西江特大橋南寧側(cè)地質(zhì)復(fù)雜，巖石破碎，進(jìn)行拱座深基坑施工時(shí)，采用
混凝土沉井方案進(jìn)行施工，該沉井的施工難點(diǎn)：
1）第三，四節(jié)沉井為避開拱座G0預(yù)埋段而設(shè)置成不對稱結(jié)構(gòu)；
2）南寧側(cè)工作范圍內(nèi)存在斷裂帶，基坑邊坡為破碎巖石。不對稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及地質(zhì)特點(diǎn)給沉井的下沉正位帶來了較大的施工難度，施工中采用偏除土、偏壓重、刃腳下抄墊等方法對沉井的傾斜和位移進(jìn)行糾偏，使四節(jié)沉井均順利下沉到位，并使沉井的偏差控制在允許偏差內(nèi)。
1、工程概況
新建南廣鐵路西江特大橋是我國首座中承式鐵路鋼箱提籃拱橋，也是南廣鐵路全線跨拱最大、科技含量最高、難度最大的橋梁。西江特大橋主跨拱腳中心距450m，矢跨比1/4，橋面距拱頂73.5m。鋼箱拱肋，橋面為鋼混凝土結(jié)合梁體系。西江特大橋拱座采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，全橋共設(shè)置4個(gè)拱座，單個(gè)拱座橫橋向?qū)?2m，高23.4m，長26.597m。
2、工程施工條件
2.1氣象特征
橋址區(qū)屬亞熱帶濕潤型季風(fēng)氣候，雨量充沛，年平均氣溫22.3°C，極端最高氣溫38.7°C，極端最低氣溫-1°C，年平均降水量1671.0mm，年最大降水量2152.5mm，年最小降水量1099.1mm。
2.2水文資料
西江特大橋設(shè)計(jì)洪水頻率三百年一遇，設(shè)計(jì)水位為17.344m（國家（85））；設(shè)計(jì)最高通航水位的洪水重現(xiàn)期為20年，水位為15.424m（國家（85））。西江水系是兩廣交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，橋址處西江為Ⅱ級(jí)航道，船舶噸級(jí)2000噸。
2.3地形地貌及地質(zhì)
由勘探資料可知，南寧側(cè)的土質(zhì)主要包括粉質(zhì)粘土、粗角礫土、碎石土、砂巖、泥質(zhì)砂巖，
南寧側(cè)工作范圍內(nèi)存在F2斷裂、F1斷裂兩條西南-東北向斷裂帶。
3、拱座基坑方案的選用
按照原設(shè)計(jì)圖紙的要求，拱座基礎(chǔ)均采用明挖基礎(chǔ)施工，放坡開挖的同時(shí)對邊坡進(jìn)行錨桿支護(hù)，但現(xiàn)場實(shí)際施工情況證明由于南寧側(cè)地質(zhì)復(fù)雜，巖石破碎，原設(shè)計(jì)不能保證施工安全，從實(shí)際出發(fā)，為保證基坑的安全施工將拱座基坑施工方案變更為混凝土沉井方案。
南寧側(cè)采用人工爆破、機(jī)械開挖的方法在標(biāo)高+48.294m位置修筑施工平臺(tái)，由上而下逐層爆破開挖土石方，并按照設(shè)計(jì)要求對開挖形成的坡面進(jìn)行防護(hù)，開挖到+17.010m標(biāo)高形成拱座作業(yè)面，拱座基坑采用鋼筋混凝土沉井方案進(jìn)行施工。
4、南寧側(cè)沉井的基本構(gòu)造及特點(diǎn)
4.1南寧側(cè)沉井的基本構(gòu)造
南寧側(cè)沉井共分為四節(jié)，第一、二節(jié)沉井為對稱結(jié)構(gòu)，第三、四節(jié)沉井為不對稱結(jié)構(gòu)，沉井總高度為22.32m，長26.597m，寬12m，壁厚為2m，底層沉井橫橋向設(shè)置隔墻。
底節(jié)沉井高6m，其中刃腳高度為2.6m，踏面寬度0.15m，刃腳下部外包鋼板，在底節(jié)沉井長邊跨中設(shè)置隔墻，隔墻尺寸為3.4×1m，隔墻底面與刃腳頂面齊平，隔墻頂面與底節(jié)沉井頂面齊平。
第二節(jié)沉井高度為4.32m，中間無隔墻。
第三、四節(jié)沉井高度為6m，為“U”形結(jié)構(gòu)，中間無隔墻。
4.2南寧側(cè)沉井的特點(diǎn)
該沉井的特點(diǎn)：1）第三，四節(jié)沉井為避開拱座G0預(yù)埋段而設(shè)置成不對稱結(jié)構(gòu)；2）南寧側(cè)工作范圍內(nèi)存在斷裂帶，基坑邊坡為破碎巖石。不對稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及地質(zhì)特點(diǎn)給沉井的下沉正位帶來了較大的施工難度。
5、沉井的設(shè)計(jì)
5.1沉井的下沉計(jì)算
第一節(jié)沉井下沉系數(shù)：1.89
第二節(jié)沉井下沉系數(shù)：2.07
第三節(jié)沉井下沉系數(shù)：2.12
第四節(jié)沉井下沉系數(shù)：2.15
各節(jié)沉井下沉系數(shù)滿足規(guī)范要求。
5.2底節(jié)沉井縱向抗裂性計(jì)算
按4個(gè)支點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)支點(diǎn)距離短邊外側(cè)4.68m時(shí)，底節(jié)沉井跨中下緣和支點(diǎn)上緣的名義拉應(yīng)力基本相等，約0.7MPa。
5.3底節(jié)沉井水平剛架分析
刃腳上部水平剛架分析得到，取高度為2m（與厚度相等）的環(huán)框進(jìn)行分析，2m高截面的水平土壓力為788KN/m，代入邁達(dá)斯得到水平剛架的內(nèi)力，并進(jìn)行配筋。
5.4其它節(jié)沉井空間分析
第2、3、4節(jié)沉井沒有隔墻，而底節(jié)沉井的隔墻對第2、3、4節(jié)沉井有約束作用，因此進(jìn)行空間分析。
5.4.1計(jì)算參數(shù)
γ=20KN/m3，φ=25°，土壓力：Pe=γhEtan2（45°-φ/2）
5.4.2計(jì)算結(jié)果
底節(jié)隔墻對應(yīng)沉井外側(cè)主應(yīng)力為3.3MPa，沉井內(nèi)側(cè)最大主拉應(yīng)力為2.3MPa，頂節(jié)沉井短邊處最大主拉應(yīng)力為2.4MPa。
6、沉井的施工
6.1施工程序
南寧側(cè)上下游拱座沉井同步交替施工。底節(jié)分兩次進(jìn)行施工，第一次澆筑刃腳2.6m，后澆筑剩余1.72m及隔墻。
主要施工程序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→基坑回填處理→沉井底節(jié)鋼刃腳土模制作→測量放樣→底節(jié)沉井鋼刃腳安裝→沉井鋼筋綁扎→沉井模板制作安裝→沉井混凝土澆筑→沉井挖土下沉施工→沉井接高挖土下沉施工→下沉到位→外側(cè)注漿
6.2主要施工工藝
6.2.1地基加固
南寧側(cè)拱座沉井在施工現(xiàn)場采用土模澆筑混凝土刃腳，為保證地基具有足夠的承載力，防止沉井發(fā)生不均勻沉降而開裂，對刃腳部分的回填土進(jìn)行加固處理。刃腳頂與回填基坑地面線齊平，刃腳下面1.2m范圍及刃腳斜面1.2m范圍內(nèi)換填砂石混合料，地基要求夯實(shí)，刃腳下地基承載力要求達(dá)到18t/㎡。
6.2.2鋼刃腳的制作安裝
沉井底部設(shè)鋼刃腳，鋼刃腳按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)阡摻Y(jié)構(gòu)工廠分塊制造完成，運(yùn)輸至現(xiàn)場組拼，采用土模法支設(shè)刃腳，土模將上部沉井重量均勻傳遞給地基，使沉井制作過程中不會(huì)產(chǎn)生較大的沉降，防止刃腳和井身產(chǎn)生破壞性裂縫，并使井身保持垂直。
6.2.3沉井模板拼裝
沉井模板的拼裝原則：先內(nèi)后外，先內(nèi)隔墻，后沉井壁；斷面尺寸及軸線誤差嚴(yán)格控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)；沉井接高時(shí)，模板的安裝考慮到傾角矯正，以保證沉井井壁、隔墻的平順連接。
6.2.4鋼筋施工
鋼筋綁扎嚴(yán)格按施工方案中的綁扎順序進(jìn)行，確保鋼筋安放位置正確，控制鋼筋的搭接長度與搭接位置，井壁內(nèi)的豎向鋼筋上下垂直，綁扎牢固，位置按軸線尺寸校核。
6.2.5沉井混凝土澆筑
混凝土采用全斷面一次性澆筑，分層平鋪進(jìn)行施工，每層鋪筑厚度不超過30cm。整個(gè)井壁混凝土澆筑工程，每布料一層的時(shí)間小于混凝土的初凝時(shí)間，以保證混凝土澆筑質(zhì)量。
底節(jié)沉井混凝土澆筑時(shí)，等刃腳混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)再澆筑隔墻及刃腳上3.4m沉井混凝土，養(yǎng)生下沉后再進(jìn)行下一節(jié)段的澆筑。
6.2.6沉井的下沉施工
根據(jù)下沉系數(shù)及沉井周邊土層的性質(zhì)，選用不排水法進(jìn)行沉井的下沉。
沉井下沉?xí)r，為了防止內(nèi)隔墻受到支承，井內(nèi)除土從中間開始，均勻、對稱的逐步向刃腳處挖土。保證沉井連續(xù)下沉，減少中途停頓的時(shí)間，沉井下沉過程特別是下沉初期，隨時(shí)調(diào)整傾斜和位移。根據(jù)土質(zhì)、沉井大小和入土深度等因素，控制孔內(nèi)除土深度和井孔間的土面高度。
6.2.7混凝土沉井接高施工
根據(jù)沉井設(shè)計(jì)，沉井共分四節(jié)，第一節(jié)高6m，第二節(jié)高4.32m，第三、第四節(jié)高6m共22.32m高。混凝土接高時(shí)利用未拆除的外支架綁扎鋼筋，同時(shí)搭設(shè)內(nèi)平臺(tái)及內(nèi)支架。
沉井接高施工時(shí)應(yīng)注意：沉井接高前盡量調(diào)平，并注意沉井中軸線應(yīng)為一直線；防止沉井在接高加重時(shí)突然下沉或傾斜，必要時(shí)可考慮在刃腳下回填或支墊。接高時(shí)應(yīng)均勻加重。
6.2.8井壁外側(cè)注漿
為保證結(jié)構(gòu)安全，沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需對沉井以外土體進(jìn)行注漿，施工過程中須確保注漿質(zhì)量。
7、南寧側(cè)沉井施工中出現(xiàn)的問題及解決措施
7.1沉井的下沉偏位
第三，四節(jié)沉井為不對稱結(jié)構(gòu)，南寧側(cè)沉井下沉的過程中出現(xiàn)了偏位，施工中采取了相應(yīng)的防偏措施及糾偏措施。
7.1.1底節(jié)沉井的防偏措施
底節(jié)沉井強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%時(shí)，開始挖除井內(nèi)土體，抽取承墊木，使沉井下沉，抽換順序?yàn)閺闹虚g向兩側(cè)對稱抽換，枕木抽出空檔后，即刻將刃腳處回填密實(shí)，保證底節(jié)的下沉正位，砂土回填高度高于沉井刃腳或隔墻踏面5～10cm。
底節(jié)沉井的下沉正位對后期下沉工作非常重要，若出現(xiàn)偏斜，必須進(jìn)行糾偏，嚴(yán)禁豎直向上接高，待正位后，方可澆筑下節(jié)混凝土。
7.1.2沉井接高后的的防偏措施
第三，四節(jié)沉井不對稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)給沉井的下沉正位帶來了較大的施工難度，為防止下沉?xí)r發(fā)生傾斜，在第二節(jié)沉井頂面（靠江側(cè)）對沉井進(jìn)行壓重。
7.1.3糾偏的方法
糾偏前應(yīng)先摸清情況，分析原因，然后采取相應(yīng)措施。但有障礙物時(shí)，應(yīng)首先排除。
糾正傾斜的方法有：偏除土、偏壓重、頂部施加水平力或刃腳下抄墊等。
糾正位移的原則：①當(dāng)沉井傾斜方向有利于糾正位移時(shí)應(yīng)繼續(xù)下沉，待沉井底面中心接近設(shè)計(jì)中心，再糾正傾斜；②當(dāng)沉井垂直或傾斜方向不利于糾正位移時(shí)，沉井應(yīng)調(diào)至有利方向傾斜下沉，直至沉井符合要求。
7.2沉井不沉
沉井在下沉的過程中出現(xiàn)了不沉的情況，進(jìn)行了原因分析，主要有以下幾點(diǎn)：開挖深度不夠，下沉阻力過大；沉井傾斜，致使刃腳下局部土體未能順利挖除，形成較大的上面阻力；沉井在軟粘土層中因故停止下沉?xí)r間過久，靜磨擦力增大；
7.2.1沉井不沉的預(yù)防措施
適當(dāng)增大挖土深度和范圍；沉井下沉過程中不能停止時(shí)間過長，如果考慮到某些原因不得不停止較長時(shí)間，造成無法下沉?xí)r，在井壁和土層間灌入觸變泥漿或黃土，降低摩阻力，達(dá)到維護(hù)土壁不坍塌，從而使四周的土層保持穩(wěn)定。
7.2.2沉井不沉的處理方法
因沉井側(cè)面阻力過大造成不沉，在井壁外側(cè)用高壓水管射水沖刷；因沉井刃腳下土的阻力過大造成不沉，應(yīng)盡量掏空刃腳下的土；遇到大塊石等障礙物的，對障礙物進(jìn)行及時(shí)清理；
7.3沉井突沉
沉井在下沉的過程中出現(xiàn)了突沉的情況，進(jìn)行了原因分析，主要有以下：沉井穿越的土層復(fù)雜，下沉的過程中磨擦力變化較大，有可能造成沉井突沉。
7.3.1沉井突沉的預(yù)防措施
嚴(yán)重按照開挖次序施工，四周刃腳保留土埂，嚴(yán)禁將刃腳下的土層全部掏空，同時(shí)將井壁外的土夯實(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)土質(zhì)較差時(shí)，也可在井壁外填碎石，加大摩阻力。7.3.2沉井突沉的處理方法
在沉井部位，必須隨時(shí)補(bǔ)充下陷的泥土，防止沉井下沉過程中的下陷；沉井下沉遇到孤石時(shí)可以采用爆破的方法排除；當(dāng)遇到整體的巖石時(shí)可以采取鉆孔爆破的辦法預(yù)先破碎巖石。
8、束語
針對新建南廣鐵路西江特大橋南寧側(cè)地質(zhì)復(fù)雜，巖石破碎的特點(diǎn)，為保證基坑的安全施工將拱座基坑施工方案變更為混凝土沉井方案。沉井不對稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)給下沉正位帶來了較大的施工難度，施工中對沉井的偏位、不沉、突沉等可能發(fā)生的狀況進(jìn)行分析，并采取了相關(guān)的措施，并采用偏除土、偏壓重、刃腳下抄墊等方法對沉井的傾斜和位移進(jìn)行糾偏，使四節(jié)沉井均順利下沉到位，并使沉井的偏差控制在允許偏差內(nèi)，確保了拱座基坑施工的順利進(jìn)行。
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