框構橋下穿既有大型站場的基坑防護檢算和施工方案研究

陳杰松

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司， 天津 300251)

1 工程概況

大慶市西城工業(yè)園區(qū)鐵路專用線工程中，DK5+221.53框構橋位于讓湖路西站，與濱洲下行線交叉里程K173+896.76，下穿讓湖路西站場哈側咽喉區(qū)12條線路，自南向北依次為：罐1線、站5線、站3線、站2線、41線(尾部牽出1線)、40線(尾部牽出2線)、渡線、壯讓線、機車出庫線、機車入庫線、濱洲下行線、濱洲上行線。

DK5+221.53(1-9.0 m)框構橋，該框構橋原設計分三節(jié)中繼間頂進施工。罐1線外側頂進基坑并行預制三節(jié)框構，橫頂就位，由罐1線向濱洲線方向頂進；第一節(jié)框構長33.5 m，第二節(jié)框構長24.97 m，第三節(jié)框構長28.47 m，節(jié)間沉降縫兩道，全寬11 m，全長87 m，框構橋底板底高程136.90 m。

讓胡路西貨場站既有線采用8組D梁加固，渡線、道岔區(qū)采用橫抬梁加固，框構兩側設置止水帷幕及井點降水。

2 施工方法調整與研究

由于讓胡路西貨場站罐1線外側頂進框構橋基坑預制位的征地問題遲遲沒有得到解決，為了加快施工進度，確保合同工期，施工方經(jīng)與上級領導部門協(xié)商，決定把第一、二節(jié)框構由頂進施工改為現(xiàn)澆施工(框構的結構尺寸保持不變)，第三節(jié)框構在線位處預制，按原設計采用頂進施工(此段線路位于齊齊哈爾車輛段檢修線岔區(qū)，因此無法架設D型梁，按原設計頂進施工)。

第一節(jié)現(xiàn)澆框構采用D梁加固，基坑圍護樁，止水帷幕，井點降水的既有線有：壯讓線、機車出庫線、機車入庫線、濱洲下行線、濱洲上行線，共5條線。

第二節(jié)現(xiàn)澆框構采用D梁加固，基坑圍護樁，止水帷幕，井點降水的既有線有：41線(尾部牽出1線)、40線(尾部牽出2線)、渡線，共3條線。

第三節(jié)頂進框構采用橫抬梁加固，止水帷幕，井點降水的既有線有：罐1線、站5線、站3線、站2線，共4條線。

3 現(xiàn)澆框構節(jié)基坑圍護樁檢算

框構橋主體結構施工采用明挖施工方式，基坑采用鉆孔灌注樁+止水帷幕(雙排高壓旋噴樁)+鋼支撐進行防護。基坑深10.7 m，基坑寬14 m，基坑長60 m。

鉆孔灌注樁直徑為100 cm，間距120 cm。為保證鉆孔灌注樁的整體性，樁頂采用冠梁連接，冠梁寬1.4 m，高1.0 m。冠梁頂采用寬1.0 m，高3.2 m豎墻，縱向每6 m一個節(jié)段。防護樁、豎墻分兩次施工，先進行防護樁及冠梁的施工，待混凝土強度達到100%時，再進行上部的豎墻施工。

防護樁外側采用雙排咬合高壓旋噴樁止水帷幕，旋噴樁直徑50 cm。

采用理正深基坑軟件計算。基坑開挖深度11 m，基坑開挖從地面以下3.2 m范圍內采用地下連續(xù)墻防護，從深度3.2～11 m范圍內采用防護樁+冠梁防護，防護樁嵌入基底以下深度12 m，按二道橫撐設計。基坑內采用井點降水，基坑內降水隨基坑開挖變化，基坑內側水位保持距開挖面距離為1 m，基坑外不降水，水位不變，水土合算。施工臨時荷載按20 kPa考慮，作用寬度3 m，距離基坑邊2 m。

土層參數(shù)按地質報告提供參數(shù)選取，土體內摩擦角按經(jīng)驗值比地質報告提供值略有提高。土體參數(shù)取值如表1所示。

表1 土層參數(shù)

基坑采用二道鋼支撐進行支護，支撐長度15 m，支護位置分別為距基坑頂2.015 m，6.7 m。支撐水平間距為4.0 m，支撐剛度為157.55 MN/m，二道支撐的預加力分別為200 kN，500 kN。

本次檢算內容主要是針對現(xiàn)有基坑圍護結構形式，確定樁長，同時給出理論計算的基坑水平位移、地表沉降值，對基坑穩(wěn)定性進行評價。

鉆孔灌注樁計算如圖1所示。

圖1 防護樁基坑計算(單位：m)

開挖至坑底的結構位移、彎矩、剪力圖及地表沉降見圖2、圖3。

4 單元計算結果

地下連續(xù)墻支護方案計算如圖4所示。

內力位移如圖5所示。

地表沉降如圖6所示。

采用《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ 120—99)進行計算，結果見表2。

表2 基坑穩(wěn)定性計算結果

表3列出了圍護樁內力及配筋結果。

表3 圍護結構內力及配筋計算結果

注：表列為主筋配筋結果;[]內的值為理論計算值。

5 檢算結論與建議

(1)采用基坑內降水，基坑外不降水，防護結構滿足基坑圍護結構穩(wěn)定性的要求。

(2)計算時假設止水帷幕是不透水的，施工時一定要保證基坑外止水帷幕的質量。

(3) 土層參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場勘探鉆孔取樣試驗結果及經(jīng)驗取值，參數(shù)結果直接影響計算結果，實際開挖時，地層與勘察結果不同時，必須及時對基坑檢算結果進行復核。

圖2 內力位移

圖3 地表沉降

圖4 地連墻基坑計算(單位：m)

圖5 內力位移

(4)施工中應對基坑水平位移，周圍橋梁結構及股道的變形和沉降、圍護樁內力及鋼管支撐的軸力進行監(jiān)測，超過警戒值時及時調整支護參數(shù)。

(5)在機械挖土過程中，要配有經(jīng)驗豐富的施工人員擔當現(xiàn)場指揮，切實保護好D梁、樁身及支撐系統(tǒng)不受碰撞，并配以一定的人工挖土，以保證既有鐵路的運營安全。

圖6 地表沉降

[1] 郝瀛，馬煒，王奇榮，等.鐵道工程[M].北京：中國鐵道出版社，2000

[2] TB10002.1—2005 鐵路橋涵設計基本規(guī)范[S]

[3] TB10002.3—2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范[S]

[4] TB10002.4—2005 鐵路橋涵混凝土和砌體結構設計規(guī)范[S]

[5] TB10002.5—2005 鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)范[S]

[6] TB10218—2008、J808—2008 鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程[S]

[7] JGJ 120—99 建筑基坑支護技術規(guī)程[S]