箱涵頂進工程U型槽基坑支護優(yōu)化施工

趙海

(中鐵六局集團鋪架分公司)

1 工程概況

鐵通公路尚志至五常段鐵通連接線下穿濱綏鐵路立交工程(濱綏線K139+176.906)位于濱綏線哈牡段尚志車站東480m處。項目設計起點K290+630，設計終點K290+ 800，總長170m，包括2～12m框構，長度18m及U型槽。工點處有既有濱綏線正線二條和一條漢楓專用線，線間距分別為5.7m及5.27m。

1.1 基坑加固

在鐵路北側兩側有樓房，采用鉆孔灌注樁對基坑進行加固。原設計在K290+630～K290+723.291m地段，整個基坑范圍內打設高壓旋噴樁封水，樁徑0.6m，中心間距0.5m，咬合0.1m，加固深度2～4m，保證基坑無降水開挖。基坑深度0～6.6m。支護樁徑1m，間距1.3m，樁長8～12m，樁身為C35鋼筋混凝土;冠梁及橫支撐采用C30鋼筋混凝土。冠梁截面尺寸1×0.8m;橫撐位于基坑冠梁處，采用鋼管作為橫撐。

1.2 相關設計參數及材料性能

(1)素混凝土容重:23kN/m3;

(2)鋼筋混凝土的容重:26kN/m3。

2 基坑支護結構計算

2.1 計算模型

采用理正深基坑支護軟件進行計算，見圖1。根據樁長，基坑深度及水平支護條件的不同，分段建立單元模型，分以下幾種情況進行檢算，見表1。

2.2 地層參數

擬建場地地層從上至下依次為雜填土、粉質粘土、細砂、粗砂、角礫和礫砂，靜止水位2.8～3.0m，水位變幅2.0m。在結構抗浮計算中考慮水位變幅的影響。地層參數見表2。

圖1 計算模型

表1 基坑支護計算工況

表2 地層參數

2.3 計算結果

計算結果見表3。

表3 計算結果

根據上述計算結果，在1～3工況下，樁的水平位移及地表沉降都較小，如果增大樁間距分別至2.6m及3.9m，計算結果如表4所示。

表4 計算結果

根據設計文件要求，最大地面沉降≤0.1%H，且≤30mm;圍護結構最大水平位移≤0.14%H，結合表1～表4結果，圍護結構水平位移除基坑深度4.9m，樁間距3.9m時不滿足允許值外，其他情況皆滿足要求(對應基坑深度3.7m，4.3m及4.9m的允許值分別為5.1mm，6.0mm及6.8mm);地面最大沉降值雖然小于30mm，但是不滿足≤0.1%H(允許沉降值分別為3.7mm，4.3mm及4.9mm)。

根據建筑地基基礎設計規(guī)范，對建筑物地基允許變形的要求，砌體結構局部沉降(兩點沉降差/兩點距離)＜0.002，根據沉降曲線進行計算，結果見表5所示。

表5 建筑物局部變形值

根據表5結果，當樁間距3.9m時，已經不滿足建筑物局部傾斜控制標準。

3 U型槽抗浮檢算

進行U型槽抗浮檢算時，抗浮力為結構、路面及底板混凝土墊層等重量，水浮力計算時水位埋深取0.8m。

按照下式計算抗浮系數

式中:W為結構底面積;γω為水的重度;H為計算水頭。

計算結果見表6，最小抗浮系數1.08，最大抗浮系數1.46。

對不同地段的U型槽抗浮進行了驗算。抗浮系數范圍值1.08～1.46，根據設計要求，抗浮系數不小于1.05，滿足要求。

表6 抗浮計算結果

4 優(yōu)化施工方案

4.1 U型槽基底堵水檢算結論

U型槽基底堵水措施不影響U型槽抗浮性能。由于鐵路北側的U型槽兩側有多層建筑物，且距離基坑較近，約4m，為防止工程施工過程中造成建筑物不均勻沉降，原設計采取了鉆孔樁外高壓旋噴樁止水，U型槽基底打設高壓旋噴樁封水措施，保證基坑不降水開挖，同時對基坑采用鉆孔樁防護設置橫撐，以減小地層垂直沉降及水平位移，這些都是對建筑物采取的保護措施。因此，對于U槽基底堵水設計方案，可以根據現場地下水現狀，進行優(yōu)化施工。

4.2 支護鉆孔樁檢算結論

施工單位在參考對于基坑圍護結構水平位移及地面沉降的計算結果時，因為計算結果受施工時的地下水狀態(tài)及計算參數取值的影響較大，確定施工方案要嚴密謹慎，尤其是地下水狀態(tài)的影響。

4.3 基坑支護施工

根據建設項目工期安排，施工單位2011年9月至11月進行了箱涵預制和頂進(影響施工里程K290+705～723.3)和鐵路南側U型槽施工，采用原設計方案施工，水位2.5m，進行了井點降水。2012年4月至6月進行了鐵路北側U型槽施工(影響施工里程K290+630～723.3)，水位5m，最終確定施工里程K290+630～670之間鉆孔灌注樁隔一打一，取消了鐵路北側整個基坑基底打設高壓旋噴樁封水措施，分段施工快速成型的方案，其它仍采用原設計，安全順利完成了該區(qū)段U型槽施工，共計節(jié)省混凝土圬工217m3，旋噴樁27000m，極大地節(jié)省了工期，降低了施工成本。

［1］ 混凝土結構設計規(guī)范(GB50010－2002)［S］.

［2］ 建筑樁基技術規(guī)范(JGJ94－2008)［S］.

［3］ 建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007－2002)［S］.

［4］ 江正榮.建筑施工計算手冊［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［5］ 鐵路工程設計規(guī)范使用手冊(1)［M］.中國鐵道出版社，2006.