鄰近橋樁處地下通道基坑設計與應用

摘 要：為緩解城市的交通擁擠，城市交通基礎設施建設快速發(fā)展，地下通道和高架橋也越來越密集，難以避免出現(xiàn)地下通道基坑開挖緊鄰橋樁的情況，通過合理設計保證橋梁安全，降低施工風險成為市政工程中的重難點。文章主要結(jié)合南京江北大道快速化改造項目中的經(jīng)三路地下通道工程，通過對該工程基坑針對性設計及對鄰近的寧天城際高架橋樁影響的三維有限元計算分析和現(xiàn)場監(jiān)控量測，總結(jié)了鄰近橋樁處地下通道基坑設計經(jīng)驗，并提出了幾點建議以供同行參考。

關(guān)鍵詞：地下通道；基坑開挖；橋樁保護；地表沉降；監(jiān)控量測

引言

隨著新城市化建設的不斷深入，城市基礎設施建設愈來愈密集，地下通道常常近距離穿越高架橋橋樁，通道基坑開挖與橋樁相互影響成為市政工程設計和施工的關(guān)鍵問題。因此，對基坑開挖情況下鄰近橋樁的受力變形進行分析和研究具有很重要的工程實際意義。

1 工程概況

南京經(jīng)三路地下通道是人行地道，呈X型布置，東西走向，橫穿江北大道。地道主通道長度為44m；主通道寬度10m，高度3.25m，上覆土層厚度3m左右。地鐵高架橋沿江北大道方向，經(jīng)三路地下通道從寧天城際高架橋的DY03和DY04號橋墩之間穿過，兩橋墩之間的間距25m。DY03和DY04承臺尺寸均為7.5×5×2m，承臺下的樁基長度均為18m，直徑均為1.2m，其嵌入中風化巖層的長度分別為9m和6m；基坑的圍護樁長11m，也都嵌入了中風化巖層，冠梁頂標高與承臺頂標高相差0.2m。

2 圍護結(jié)構(gòu)設計

經(jīng)三路地下通道采用明挖順筑法施工，基坑圍護采用鉆孔灌注樁+高壓噴射注漿止水，主通道處基坑開挖深度8m左右，基坑的圍護樁直徑0.8m，樁間距1.2m，樁長11m，嵌入了中風化巖層。為控制圍護結(jié)構(gòu)水平方向位移，在鄰近橋樁的地方，主通道設置了兩道支撐，兩道支撐均為鋼支撐，其水平方向間距和豎直方向間距均為4m；冠梁采用0.8×0.8m，其頂標高與承臺頂標高相差0.2m，可以將冠梁與鄰近承臺澆筑為一個整體，提高其剛度。對于DY03號橋墩，通道的圍護樁外表面距承臺外邊緣最小凈距為0.1m，距離高架橋樁基外表面最小凈距為0.645m。對于DY04號橋墩，通道圍護樁與承臺的樁基間距為3.537m。

3 三維有限元數(shù)值模擬分析

計算模型采用三維的地層-結(jié)構(gòu)模型，模型尺寸為50m×24m×30m，地層和承臺結(jié)構(gòu)采用三維實體單元，圍護樁和橋樁均采用樁單元，支撐采用二維梁單元。整體模型有三層，分三步開挖，基坑開挖深度為8m。超挖深度為1m，第一層是粉質(zhì)粘土，為地下通道所在土層，第二層為強風粉砂質(zhì)泥巖，第三層為中風化泥質(zhì)粉砂巖。通過分析基坑開挖的計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當開挖至基坑底部時，也就是開挖至基坑底部時，承臺結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移最大，最大值均在允許的范圍內(nèi)，承臺結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移滿足要求。

4 監(jiān)控量測

該處的基坑工程監(jiān)測等級為一級，監(jiān)測布點如圖所示，除了常規(guī)的應測項目，還在地鐵高架橋承臺四個角點各設置一個沉降觀測點，監(jiān)測地鐵高架橋承臺的沉降和水平位移情況，嚴格控制承臺的沉降差，防止橋墩局部傾斜。

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測的結(jié)果：（1）圍護樁最大水平位移出現(xiàn)在拆第二道撐的工況，最大位移為27.31mm，這個值小于報警值40mm，承臺的樁基在圍護樁的外側(cè)，受基坑開挖而產(chǎn)生的水平位移將更小；（2）最大沉降出現(xiàn)在離坑邊4m左右的地方，最大沉降為22mm，承臺的樁基離坑邊0.645m，該處的地表沉降為15mm。這個值小于報警值25mm。

5 結(jié)束語

根據(jù)該項目的設計經(jīng)驗，當?shù)叵峦ǖ阑娱_挖鄰近橋樁時，提出以下幾條建議：（1）加強對高架橋承臺和橋樁保護措施，如在承臺處支撐宜調(diào)整為鋼筋砼支撐，鄰近橋樁處基坑宜增加一道換撐，增加基坑回填填料和密實度要求，對橋樁周圍土體采取袖閥管注漿等加固措施。（2）細化基坑分段分步開挖工序和施工參數(shù)要求，支護結(jié)構(gòu)應達到設計強度的70%方可開始基坑開挖，采用鋼支撐時，鋼支撐施工完畢并施加預應力后才能進行下層土方開挖，挖土施工工況應滿足設計要求；基坑開挖應采用分層開挖的方式，分層厚度一般不大于4m，分層坡度不應大于1：1.5；機械挖土應挖至坑底以上20～30cm，余下土方應采用人工修底方式挖除，減少坑底土方的擾動；基坑開挖至設計標高應及時進行墊層施工。（3）根據(jù)基坑結(jié)構(gòu)特點和橋樁結(jié)構(gòu)保護要求，擬定基坑監(jiān)控方案和報警值，必要時加密監(jiān)測并提高變形控制要求。

參考文獻

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