跨津秦客專特大橋深基坑支護設(shè)計與施工技術(shù)研究

王任偉

（中鐵十八局集團第四工程有限公司 天津 300350）

跨津秦客專特大橋深基坑支護設(shè)計與施工技術(shù)研究

王任偉

（中鐵十八局集團第四工程有限公司 天津 300350）

以新建鐵路京津城際延伸線天津至于家堡工程跨津秦客專特大橋384#墩施工為例，對該墩基坑施工鋼板樁圍堰及支護工程的施工方案進行了詳細的闡述，并通過數(shù)值計算軟件對基坑支護等結(jié)構(gòu)進行了檢算，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際施工情況，說明該深基坑施工方案滿足施工現(xiàn)場的要求，該計算成果滿足施工安全、穩(wěn)定的要求。

深基坑 鋼板樁 數(shù)值計算

1 工程概況

新建鐵路京津城際延伸線天津至于家堡工程跨津秦客專特大橋384#墩位于東麗區(qū)軍糧城鎮(zhèn)東減河中，墩中心里程：CJDK28+704.31。東減河河道寬約32m，河水深約3m，水面標(biāo)高約為-0.30m，（大沽高程為+1.34m）。河道中有道電力電纜穿越，埋深約1.45m。

圖1 深基坑鋼板樁圍堰現(xiàn)場照片

跨津秦客專特大橋384#墩基礎(chǔ)為10根樁徑為1.25m的鉆孔灌注樁，承臺底標(biāo)高為-7.65m，樁基穿過土層主要為黏土、淤泥之粉質(zhì)黏土、黏土、粉砂、粉土，承臺設(shè)計尺寸為12.5*8.1*2.5m，加臺設(shè)計尺寸為8.2*4.6*1.5m。承臺及加臺采取C40高性能混凝土。墩身下部（指承臺頂至常水位以上1m范圍）混凝土強度等級提高到C50，墩身上部混凝土強度等級為C35，頂帽托盤采用C35鋼筋混凝土，墊石采用C40鋼筋混凝土，施工現(xiàn)場深基坑如圖1所示。

2 施工方案

2.1 總體施工方案

河道中施工以棧橋作為施工通道，鉆孔樁施工平臺采用5排18m長Φ300鋼管樁，每排4根。施工平臺鋼管樁基礎(chǔ)尺寸為8.6m*13m，承臺外邊線外擴25cm為鋼管樁中心線，管樁順橋向間距依次為2.85m，2.9m，2.85m，橫橋向間距為3.1m，3.4m，3.4m，3.1m。鋼板樁圍堰圍護進行樁基、承臺、墩身施工作業(yè)。鋼板樁內(nèi)邊線為承臺邊線外擴1m。鋼管樁頂標(biāo)高均為+0.615m，鋼板樁頂標(biāo)高為+0.40m，施工平臺頂面與棧橋橋面平齊，棧橋施工完成后，施工樁基操作平臺并插打拉森式止水鋼板樁圍堰，施工現(xiàn)場鋼板樁圍堰布置如圖2所示。鉆機就位鉆孔。鉆孔樁施工完成后，基坑開挖采用挖掘機挖土至承臺底標(biāo)高，預(yù)留30cm人工清底，澆注30cm厚基底混凝土墊層，破除樁頭樁基檢測合格后，綁扎承臺鋼筋，支立模板，澆注承臺混凝土，然后進行墩身施工。

2.2 鋼板樁圍堰施工

鋼板樁采用拉森式止水鋼板樁，單根樁長15m，基坑開挖后，插入土層約7.5m。插打采用單層腰梁打樁法施工，在腰梁上用紅漆劃分樁位，以便在插打過程中逐組核對尺寸，為使搬運和插打過程中不致弄錯鋼板樁的順序，根據(jù)鎖口套插情況，將鋼板樁編為甲、乙兩種，并用紅漆標(biāo)示；提前檢查準備，配套成龍，以供使用。

準備工作完成后，將組拼好的鋼板樁運至指定位置，用汽車吊起吊、下插，然后用SANY360型震動打樁機，錘擊沉入。

鋼板樁插打作業(yè)步驟如下：

①鋼板樁鎖口內(nèi)涂黃油。樁頂系千斤繩一根，滑車組一付。樁的下端系風(fēng)纜二根。

②安綁主副吊點千斤。其中副吊點（下端吊點）未焊吊環(huán)，用鋼絲繩捆扎時，墊以木塊，以防滑移和受力后吊點處鎖口變形。

③用汽車吊起吊。當(dāng)提升到一定高度時，放松副吊點，使鋼板樁接近垂直狀態(tài)，并利用風(fēng)纜控制正反方向。

④鋼板樁就位下插。第一組鋼板樁系沿導(dǎo)向架腰梁下插，是整個圍堰鋼板樁的基準，要反復(fù)掛線檢查，使其方向垂直位置準確。其余各樁組，則以已插樁組為準，對好鎖口后，利用自重下插。當(dāng)自重不能迫使其下插時，可利用滑車組，進行加壓。

⑤解除夾弧板。當(dāng)鋼板樁下插到接近夾弧板位置時，及時解除夾弧板，然后繼續(xù)下插，直到沉入到位。

⑥吊車松鉤，并拆除原懸掛在樁頂上的滑車組及千斤繩等。

⑦安設(shè)沉樁錘，并進行錘擊或震動，使鋼板樁下沉到預(yù)定標(biāo)高位置。

⑧將已插好的鋼板樁，點焊固定于腰梁上。

⑨按上述步驟逐組下插鋼板樁，直至完成。

已插下的鋼板樁，對垂直于腰梁的傾斜度，或插樁前進方向的傾斜度小于5‰；插入樁位的鋼板樁須緊靠腰梁，如不能緊靠時，其間隙控制小于20mm；每組鋼板樁按編號插入正確的樁位，每組偏差小于±15mm。

鋼板樁插打需專人指揮，保證鋼板樁垂直。必須保證鋼板樁相互咬合緊密，支護牢固、不透水。

3 深基坑支護設(shè)計計算

3.1 設(shè)計參數(shù)

基坑設(shè)計主要參數(shù)如表1所示，計算圖示如圖3所示。

表1 基坑設(shè)計參數(shù)表

圖3 支護結(jié)構(gòu)計算圖示（單位：m）

土層參數(shù)信息如表2所示。

設(shè)計計算土層總共有4層，土體內(nèi)測水位深度為9.5m，外側(cè)水位深度取0.5m，采用m法進行計算。

表2 土體參數(shù)表

3.2 施工各工況計算

根據(jù)現(xiàn)場實際情況將施工分為7個工況，限于篇幅，本文僅列出工況一和工況七的計算結(jié)果，如圖4、圖5所示。

圖4 工況一基坑開挖1.3m深

圖5 工況七基坑開挖9m深

3.3 整體穩(wěn)定驗算

穩(wěn)定性計算簡圖如圖6所示，計算結(jié)果為軟件直接結(jié)果。

穩(wěn)定性計算時采用瑞典條分法，應(yīng)力狀態(tài)為總應(yīng)力法，條分法中的土條寬度取0.40m。

滑裂面數(shù)據(jù)為：整體穩(wěn)定安全系數(shù) Ks = 2.012 滿足要求。

圓弧半徑(m) R = 19.235；圓心坐標(biāo)X(m) X = -2.811；圓心坐標(biāo)Y(m) Y = 9.965。

4 結(jié)語

本文以新建鐵路京津城際延伸線天津至于家堡工程跨津秦客專特大橋384#墩施工為例，對該墩基坑施工鋼板樁圍堰及支護工程的施工方案進行了詳細的闡述，并通過數(shù)值計算軟件對基坑支護等結(jié)構(gòu)進行了檢算，說明該深基坑施工方案滿足施工現(xiàn)場的要求，可以作為深基坑支護臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的參考，對類似的施工臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計有很好的借鑒價值。

圖6 整體穩(wěn)定性驗算簡圖（單位：m）

[1]滿洪高,李君君等.橋梁施工臨時結(jié)構(gòu)工程技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2012

[2]景兆德.京滬高速鐵路濟南黃河大橋鋼板樁圍堰設(shè)計與施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準設(shè)計,2010(4)

[3]張駿. 橋梁深水基礎(chǔ)鋼板樁圍堰受力分析與應(yīng)用[J].橋梁建設(shè),2012,(05)

Research on the Construction Technology and the Design of Deep Foundation Ditch Support of the Super Large Bridge across Jin-Qin Passenger Railway Line

WANG Ren-wei

（No.4 Engineering Company of China Railway 18th Bureau Group Co., Ltd Tianjin 300350）

Taking as an example the construction of No. 384 bridge pier on the super large bridge across Jin-Qin passenger railway line on the Tianjin-Yujiabu construction section of the extension line of newly-built Jing-Jin Intercity Line, this paper illustrates in details the construction scheme of the steel plate pile cofferdam and supporting engineering of the pier’s foundation ditch, and makes calculations with the numerical calculation software on the foundation ditch support structure, and states that the construction scheme meets the requirements of the construction workplace and the calculation results meet the requirements of the construction to be safe and stable according to the actual construction of the site.

deep foundation ditch steel sheet pile numerical calculation

A

1673-1816(2017)02-0014-06

2016-06-29

王任偉（1982-），男，吉林省松原市人，工程師，本科，研究方問土木工程技術(shù)與工程管理。