臨近既有線深基坑多形式綜合支護(hù)應(yīng)用分析

周永江

(中鐵二局四公司，四川成都610031)

1 工程簡(jiǎn)介

哈大客運(yùn)專線中鐵二局四公司工程大隊(duì)施工的鞍遼特大橋，位于鞍山市和遼陽(yáng)縣境內(nèi)，全長(zhǎng)19.1 958 km，橋中心里程DK299+057.6，是哈大客運(yùn)專線重點(diǎn)控制工程。鞍遼特大橋共有跨公路連續(xù)梁9處，其中跨鞍山市千山西路2#連續(xù)梁跨度為60 m+100 m+60 m，下部結(jié)構(gòu)為雙線流線型圓端實(shí)體墩，墩臺(tái)基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)。

73#墩位于千山西路南側(cè)輔道邊上，墩高為9 m，承臺(tái)尺寸18.6 m×14.6 m，加臺(tái)尺寸12.8 m×9.5 m，原地面高程為15.4 m，承臺(tái)底高程為7.8 m，基坑開(kāi)挖深度為7.6 m，開(kāi)挖周長(zhǎng)為74.4 m，開(kāi)挖面積350 m2。由于基坑緊鄰現(xiàn)有交通要道，在開(kāi)挖時(shí)必須保證基坑對(duì)道路交通不會(huì)帶來(lái)安全隱患。

2 設(shè)計(jì)方案優(yōu)選

該基坑位于千山西路南側(cè)輔道邊上，地理位置特殊，為保證既有公路交通安全，不具備放坡開(kāi)挖的條件，必須垂直開(kāi)挖。經(jīng)過(guò)鉆孔取樣后發(fā)現(xiàn)，該處地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水豐富，如圖1。

圖1 基坑地質(zhì)柱狀示意圖

由圖1可以看出，基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)有4 m厚砂層，在地下水豐富的條件下極不利于基坑防護(hù)。該基坑初步考慮利用圍護(hù)排樁進(jìn)行防護(hù)，圍護(hù)樁頂利用冠梁將圍護(hù)樁形成整體構(gòu)成防護(hù)體系。但上述方法，因基坑開(kāi)挖深度較大，地下水豐富，砂層較厚，容易在開(kāi)挖時(shí)造成涌砂導(dǎo)致地面下沉影響交通安全。為了達(dá)到止水固砂的效果，又考慮在圍護(hù)樁背后空隙處從承臺(tái)底下3 m處施工旋噴樁進(jìn)行止水固沙。但如果止水后必將增加圍護(hù)樁的側(cè)壓力，導(dǎo)致圍護(hù)樁樁頂位移較大，變形不容易控制，樁彎矩過(guò)大，可能造成基坑垮塌，帶來(lái)施工安全隱患。

綜上所述，并根據(jù)類似成功工程經(jīng)驗(yàn)，該基坑支護(hù)形式采用圍護(hù)樁+旋噴樁+橫向剛性支撐組合的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式擋土，構(gòu)成臨路三面防護(hù)，一面開(kāi)口開(kāi)挖的施工，成功安全地完成了該深基坑開(kāi)挖工作。

3 基坑開(kāi)挖結(jié)構(gòu)檢算

基坑支護(hù)具體參數(shù)如下:在承臺(tái)開(kāi)挖邊線外側(cè)臨近公路的三面，利用反循環(huán)鉆機(jī)施工樁徑為0.6 m，樁中心間距為0.8 m，樁長(zhǎng)L=18 m，通長(zhǎng)配筋的C30混凝土圍護(hù)樁，然后在靠近圍護(hù)樁外側(cè)施工旋噴樁。旋噴樁主要施工參數(shù)如下:旋噴樁直徑60 cm，樁中心間距40 cm，樁長(zhǎng)850 cm，見(jiàn)圖2。

圖2 旋噴樁施工示意圖

泵壓:20 MPa;流量:37－40L/min;鉆桿升速:砂型土，15 cm/min;鉆桿轉(zhuǎn)速:砂型土，15r/min;水泥摻量比:25%;水灰比:1∶1;水泥:普32.5，用量156 kg/m。

待上述工序完成后，先將承臺(tái)開(kāi)挖到離冠梁頂約3 m位置，在圍護(hù)樁該位置高度每間隔一根圍護(hù)樁設(shè)牛腿一個(gè)，以便托住工字鋼梁。將加工好的工字鋼梁放在牛腿上，并對(duì)其進(jìn)行焊接加固，然后按要求焊好斜撐。在現(xiàn)場(chǎng)將鋼管加工成一邊固定一邊活動(dòng)的橫向支撐并吊裝至工字鋼梁同一水平高度上，由專人用千斤頂在預(yù)留位置頂住鋼管，在確實(shí)頂緊之后，再在活動(dòng)端兩塊鋼板之間加鋼楔塊。完成后，基坑支護(hù)如圖3。

圖3 基坑支護(hù)

圖4 圍護(hù)樁計(jì)算模型

根據(jù)上述施工方案，選取基坑典型一段進(jìn)行檢算(圖4)?；由疃热=7.6 m，支護(hù)形式為圍護(hù)樁+旋噴樁+橫向剛性支撐組合的支護(hù)結(jié)構(gòu)，邊坡等級(jí)按一級(jí)邊坡考慮。由于施工旋噴樁進(jìn)行了止水固砂，參考相關(guān)規(guī)范及資料的基礎(chǔ)上，采取簡(jiǎn)化建模的方法，將地下水、可變荷載等因素忽略?？紤]土體側(cè)壓力，根據(jù)該處基坑特性，按照Ⅰ級(jí)基坑進(jìn)行設(shè)計(jì)，抗滑裝進(jìn)行檢算，滑動(dòng)面處位移取Δ=10 mm。

(1)利用MIDAS軟件將每根圍護(hù)樁的單元應(yīng)力進(jìn)行了模擬，如圖5。

(2)單元荷載如圖6。

(3)位移如圖7。

4 結(jié)果分析

本例工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，位移變形Δ=0.9 mm＜10 mm，符合安全要求。

深基坑的穩(wěn)定性在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)主要由c、γ、Φ等參數(shù)決定，具有隨機(jī)性、不確定性。而且，深基坑的破壞過(guò)程是一個(gè)漸變的過(guò)程，具有較大的不確定性，從而導(dǎo)致驗(yàn)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此在深基坑過(guò)程中，應(yīng)采用工程類比加驗(yàn)算的綜合方法進(jìn)行基坑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、分析，并加大施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)工作和預(yù)防措施，保證工程的順利進(jìn)行。

圖5 單元應(yīng)力

圖6 單元荷戴

圖7 位移