××大橋基坑支護專項方案

楊雄中

綜合說明

1.1編制范圍

××××××大橋（中心樁號K0+288）為城市道路景觀橋，基礎施工階段的前期工作已展開，在水庫中央沿橋梁縱橫向的筑島、圍堰工程已經完成，0#~10#橋臺及橋墩的鉆孔灌注樁已經開始施工。1#~9#承臺系梁的基礎深度為4.9m~6.75m，屬深基坑，0#、10#輕型橋臺底面與筑島頂面相距在1.0m以內，不屬深基坑。本方案的編制范圍：根據項目部對K0+299大橋采用筑島圍堰進行樁基施工的情況，除0#、10#橋臺外的深基坑，即承臺、系梁及墩柱、墩臺的基坑采用拉森鋼板樁支護的設想方案的基礎上，針對現場的實際地形地質及水文進行細化。

1.2編制依據

1、××勘察設計研究院提供的“巖土工程勘察中間資料”；

2、×××市政設計研究院有限責任公司提供的《××××××大橋施工圖設計》

3、《建筑施工計算手冊》；

4、《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120－99）；

5、《建筑地基基礎設計規范》（GB50007－2002）；

6、《建筑地基處理技術規范》（JGJ79－2002）；

7、《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）

8、基坑周邊場地環境條件；

9、本公司多年來類似工程支護設計，施工經驗。

1.3工程概況

N大道呈東西走向，全長3128.24m，屬城市景觀路。N大道××××××大橋為城市道路景觀橋，起止點樁號分別為K0+118、K0+433，橋梁全長315m，橋面全寬40米，斷面分配形式：3m（欄桿+人行道）+3m（非機動車道）+2m（側分帶）+11m（機動車道）+2m（中分帶）+11m（機動車道）+2m（側分帶）+3m（非機動車道）+3m（人行道+欄桿）=40m。設計橋跨布置為：4×25m＋40m＋60m＋40m＋3×25m，主橋為三跨變截面連續箱梁結構，引橋為25m跨裝配式小箱梁結構。

××××××大橋樁基礎采用鉆孔灌注樁，鉆孔樁直徑有1.2m和1.5m兩種，0#~3#、8#~10#為排架樁，4#~7#為群樁。全橋共有9個墩、2座橋臺，均位于水庫中，所有下部結構的施工均在施工島上進行。

主橋主墩4#~7#共8個承臺，采用現澆鋼筋砼。4#、7#單個的承臺尺寸為5.4m*15.86m*2.5m，基坑底標高1913.35，開挖深度6.25m；5#、6#單個的承臺尺寸為7m*17m*3m，基坑底標高1912.85，開挖深度6.75m。

引橋橋墩橫系梁共10道，采用現澆鋼筋砼。單個系梁尺寸為：1.0m*1.2m*16.8m，基坑底標高1914.7，開挖深度4.9m。

D水庫蓄水量約20萬m3，面積0.09km2,水位標高為1918.8~1919.2，水庫南側有農用灌溉渠道出口分布，庫內蓄水經由農用灌溉渠向南流出轉向西，最終匯入××河流。根據規范規定，筑島頂高應高出常水位0.5~1m，本工程的筑島圍堰頂面高程確定為1919.60，采用天然土夾石作填料，下部結構施工完畢后挖除所有堰體土石方，并運至指定地點堆放。

1.4方案概要

1、鋼板樁設計思路及要點

本工程的下部結構施工均在所筑施工島上進行，根據場地地質情況特點，從施工安全、經濟和工期等因素考慮，基坑支護選用拉森IV型及V型鋼板樁進行支護。鋼板樁具有整體剛度大、防水性能好的特點，在粘性土層深水河橋墩基礎施工中甚至不需要水下作業，可節省大量的現場加工構件，具體一定的優越性。針對如上情況，本工程的深基坑支護擬采用鋼板樁施工。

鋼板樁的設計要點如下：

（1）通過地勘報告提供的資料及現場筑島圍堰的情況計算鋼板樁的型號、長度及內撐方案；

（2）鋼板樁穿過淤泥層，進入粘土層；

（3）根據受力計算，4#~7#基坑采用拉森V型鋼板樁，長21m，1#~3#、8#~9#基坑采用拉森Ⅳ鋼板樁，長18m；

（4）為保證基坑安全，鋼板樁帷幕上設置兩道至三道四周連續的工字鋼圍囹以加強鋼度及整體性，圍囹橫向設結構用無縫鋼管作對撐。

2、鋼板樁設置

根據基坑周邊土層地質條件、基坑挖深和周邊場地環境條件支護剖面：

2.1、主橋承臺基坑

5#及6#主橋承臺基坑底面尺寸為：10m*20m，基坑底標高：1912.85，開挖深度：6.75m；4#、7#基坑底面尺寸為：8.4m*18.86m，基坑底標高：1913.35，開挖深度：6.25m。以上兩種基坑均采用拉森V型鋼板樁支護，樁長21m。

2.2、引橋系梁基坑

系梁基坑底面尺寸為：4.4m*20m，基坑底標高：1914.7，開挖深度：4.9m。采用拉森Ⅳ型鋼板樁支護，樁長18m。

3、圍囹、對撐

3.1、圍囹

為加強鋼板樁的整體剛度，防止變形，沿鋼板樁四周墻面全長設置圍囹，圍囹用H型鋼（350×350×12×19）組成，H型鋼接頭采用高強螺栓連接，橫向圍囹用縱向圍囹頂住，端頭加以木楔調節。在縱橫向圍囹相交的角部設H型鋼角撐，型號規格與主圍囹相同，以保證圍囹橫向的鋼度。

主橋承臺基坑設上、中、下三道圍囹，5#、6#基坑圍囹距筑島頂面的距離分別為0.55m、3.35m、6.75m，4#、7#基坑圍囹距筑島頂面的距離分別為0.35m、3.15m、6.25m，各層圍囹置于與鋼板樁焊接的鋼牛腿上。

引橋系梁基坑設上、下兩道圍囹，圍囹距筑島頂面的距離分別為0.9m、3.5m。上層圍囹置于與鋼板樁焊接的鋼牛腿上，下層圍囹置于支撐柱上。支撐柱用H型鋼300*200*8*12制成，柱長4.5m，頂焊20厚端板。

3.2、對撐

根據受力計算的結果，主橋承臺基坑的對撐采用φ299*10無縫鋼管，水平間距2.8m~3.83m，引橋系梁基坑的對撐采用φ245*9無縫鋼管，水平間距1.35m~4.8m。

主橋承臺5#~6#基坑的下層對撐在承臺底面，上、中層對撐埋入薄壁墩內，三層安裝后不不予拆除，所留洞口灌入C30砼，兩頭焊20厚鋼板封堵，外刷3道瀝青漆防腐。4#、7#承臺基坑的下層對撐在承臺底面的墊層內，安裝后無法拆除，采用與5#、6#基坑相同的方式進行后期處理。

引橋的系梁基坑的對撐因其長度較短，可以保證壓桿的穩定性，故不設隅撐。

1.5方案特點、要點、難點

1） 本工程規模較大、工期緊、難度高，深基坑支護是本工程的難點和重點之一。基坑深度根據筑島、承臺、系梁底設計標高與墊層的厚度確定，基坑開挖深度在5m~7m之間，屬于深基坑。

2）鋼板樁具有整體剛度大、防水性能好的特點，在粘性土層深水河橋墩基礎施工中甚至不需要水下作業，可節省大量的現場加工構件，具體一定的優越性。根據目前省內建筑業的發展特點，拉森鋼板樁和裝機需要從沿海發達城市（上海）引進專業施工企業遠程施工，施工組織與進度控制均非常困難。

3) 拉森鋼板樁在施工過程中，鋼板樁施打時發生屈曲、扭轉、變形，支撐體系與鋼板樁進行多點焊接鏈接造成鋼板樁嚴重燒傷，鋼板樁在支護過程中變形、擠壓嚴重，部分鋼板樁施工完畢后無法拔除等因素，大量鋼板樁被損壞以作報廢、攤銷處理，鋼板樁攤銷量將達到50﹪。

4) 鋼板樁拉森內支撐水平方向設置2~3道，橫向間隔為4m~5m，局部地段根據墩柱位置調整。由于地質條件差支撐體系圍囹集中受力變形嚴重；橫向支撐體系橫穿承臺及薄壁墩，在鋼筋混凝土實體施工完畢之前支撐體系無法拆除。承臺基坑底層內撐（Φ299×10無縫鋼管）在承臺之下被混凝土墊層澆筑包裹，造成支撐體系將全部攤銷、一次性投入使用。薄壁墩處的上層及中層內撐體系（Φ299×10無縫鋼管）只能在墩柱施工完畢以后，滿足回填要求以前進行切割、肢解，回收利用率不足10%。