臨近既有線深基坑多形式綜合支護應(yīng)用分析

周永江

(中鐵二局四公司，四川成都610031)

1 工程簡介

哈大客運專線中鐵二局四公司工程大隊施工的鞍遼特大橋，位于鞍山市和遼陽縣境內(nèi)，全長19.1 958 km，橋中心里程DK299+057.6，是哈大客運專線重點控制工程。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體墩，墩臺基礎(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，承臺尺寸18.6 m×14.6 m，加臺尺寸12.8 m×9.5 m，原地面高程為15.4 m，承臺底高程為7.8 m，基坑開挖深度為7.6 m，開挖周長為74.4 m，開挖面積350 m2。由于基坑緊鄰現(xiàn)有交通要道，在開挖時必須保證基坑對道路交通不會帶來安全隱患。

2 設(shè)計方案優(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，不具備放坡開挖的條件，必須垂直開挖。經(jīng)過鉆孔取樣后發(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。該基坑初步考慮利用圍護排樁進行防護，圍護樁頂利用冠梁將圍護樁形成整體構(gòu)成防護體系。但上述方法，因基坑開挖深度較大，地下水豐富，砂層較厚，容易在開挖時造成涌砂導(dǎo)致地面下沉影響交通安全。為了達到止水固砂的效果，又考慮在圍護樁背后空隙處從承臺底下3 m處施工旋噴樁進行止水固沙。但如果止水后必將增加圍護樁的側(cè)壓力，導(dǎo)致圍護樁樁頂位移較大，變形不容易控制，樁彎矩過大，可能造成基坑垮塌，帶來施工安全隱患。

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

3 基坑開挖結(jié)構(gòu)檢算

基坑支護具體參數(shù)如下:在承臺開挖邊線外側(cè)臨近公路的三面，利用反循環(huán)鉆機施工樁徑為0.6 m，樁中心間距為0.8 m，樁長L=18 m，通長配筋的C30混凝土圍護樁，然后在靠近圍護樁外側(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850 cm，見圖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，先將承臺開挖到離冠梁頂約3 m位置，在圍護樁該位置高度每間隔一根圍護樁設(shè)牛腿一個，以便托住工字鋼梁。將加工好的工字鋼梁放在牛腿上，并對其進行焊接加固，然后按要求焊好斜撐。在現(xiàn)場將鋼管加工成一邊固定一邊活動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，在確實頂緊之后，再在活動端兩塊鋼板之間加鋼楔塊。完成后，基坑支護如圖3。

圖3 基坑支護

圖4 圍護樁計算模型

根據(jù)上述施工方案，選取基坑典型一段進行檢算(圖4)。基坑深度取h=7.6 m，支護形式為圍護樁+旋噴樁+橫向剛性支撐組合的支護結(jié)構(gòu)，邊坡等級按一級邊坡考慮。由于施工旋噴樁進行了止水固砂，參考相關(guān)規(guī)范及資料的基礎(chǔ)上，采取簡化建模的方法，將地下水、可變荷載等因素忽略。考慮土體側(cè)壓力，根據(jù)該處基坑特性，按照Ⅰ級基坑進行設(shè)計，抗滑裝進行檢算，滑動面處位移取Δ=10 mm。

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

(2)單元荷載如圖6。

(3)位移如圖7。

4 結(jié)果分析

本例工程支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(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)計計算時主要由c、γ、Φ等參數(shù)決定，具有隨機性、不確定性。而且，深基坑的破壞過程是一個漸變的過程，具有較大的不確定性，從而導(dǎo)致驗算結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此在深基坑過程中，應(yīng)采用工程類比加驗算的綜合方法進行基坑穩(wěn)定性設(shè)計、分析，并加大施工現(xiàn)場的監(jiān)測工作和預(yù)防措施，保證工程的順利進行。

圖5 單元應(yīng)力

圖6 單元荷戴

圖7 位移