龍崗河干流綜合治理二期工程新建截污箱涵開挖對東部供水水源工程管橋的影響分析

林潮

摘 要：龍崗河干流綜合治理二期工程右岸新建截污箱涵需穿越東部供水水源工程大壩河倒虹管段，為確保現有管橋的安全，通過有限元數值分析軟件Plaxis8.2的模擬，分析箱涵開挖支護措施對現狀橋樁的影響，優化支護方案和指導施工。

關鍵詞：龍崗河 箱涵開挖支護 管橋 有限元

1.工程概況

1.1平面交叉

龍崗河干流綜合治理二期工程與深圳市東部供水水源工程在平面布置上存在水平投影交叉，具體為右岸1.5×2.0m次截流箱涵在YHC1+487處相交，交角為82°；施工區域箱涵樁號為YHC1+467～ YHC1+507。

深圳市東部供水水源工程與龍崗河干流綜合治理二期工程交叉段屬大壩河倒虹管段，該段以管橋架空的型式斜穿龍崗河，起點樁號為K23+755，終點樁號為K23+897，全長142m。該段管橋以6處排架架空過河，從左至右編號為①～⑥號管橋，樁頂高程36.641～32.5m，管橋上部采用鋼結構，基礎采用樁柱式結構，柱直徑為Ф1400，樁為Ф1600鉆孔灌注樁。

1.2交叉段截污箱涵設計方案

右岸YHC1+487處1.5×2.0m小箱涵基坑底高程為19.194m，中心線距東江水源工程管橋⑤號橋樁15.4m，距⑥號橋樁5.1m，埋設于現狀地面以下2.8m，現狀地面以下地層組成為1.3m的填土層，1.8m的中粗砂層，1m的細砂層，8.3m的全風化砂巖。由于箱涵中心線距離左側橋樁僅5.1m，同時基坑存在強透水層，擬采用Ф25@1200非預應力全段注漿錨桿+旋噴樁止水的支護形式，其中旋噴樁距⑥號橋樁2m，尺寸為Ф700@500，深入相對不透水層1.0m，平均長度4.8m，錨桿施工時須避開橋樁。基坑開挖過后在基坑開挖范圍內采用500厚M7.5漿砌石護面。詳見圖2。

2.分析內容

本次主要對龍崗河干流綜合治理二期工程右岸（YHC1+467～ YHC1+507）與深圳市東部供水水源工程交叉段的設計專項進行評估分析，評估內容為龍崗流河干流綜合治理二期工程截污箱涵基坑開挖及建成后對深圳市東部供水水源工程管橋樁的影響，是否影響供水安全。

3.分析方法

3.1土體本構模型選擇

為整體分析基坑在開挖過程中土體卸載對東部供水管樁的影響，本次評估采用PLAXIS8.2的HS模型進行模擬基坑開挖過程中對供水管樁的影響分析。

3.2結構模型選擇

砼面層及橋樁：選用彈塑性的板單元模擬，其具有相當的抗彎剛度、強度和軸向剛度、強度， 可以承受拉、壓、彎、剪力。

全段注漿錨桿：選用彈塑性的土工格柵單元等效模擬，其具有軸向剛度、強度而無彎曲剛度、強度，只能承受拉力，不能承受壓力。

3.3計算簡圖

本次計算選用基坑開挖至設計高程，管樁頂部不考慮供水管及水重作用的極端工況進行模擬。

工況一：施工第一排錨桿，不進行開挖，基坑頂部考慮15kPa臨時荷載，地下水位不變；

工況二：開挖1.7m施工第二排錨桿，基坑頂部考慮15kPa臨時荷載，地下水位隆至開挖面；

工況三：開挖至基坑底施工第三排錨桿，基坑頂部考慮15kPa臨時荷載，地下水位降至基坑底；

3.4設計基礎資料

（1）地層參數見表1。

（2）橋梁樁及錨桿的計算所需參數見表2、表3。

4.計算結果

4.1開挖邊坡位移分析

計算分析后，河道邊坡總位移為9.94mm，水平位移為9.60mm，豎向位移為6.84mm。

4.2東部供水橋樁位移分析

橋樁總位移為7.88mm，水平位移7.71mm，豎向位移1.59mm。各位移分析圖分別見圖4～6。龍崗河二期截污箱涵建設開挖建設對橋梁樁基的產生的影響較小，橋梁樁基的變形滿足現行規范的要求。

經計算，箱涵基坑開挖引起橋樁頂部總位移為7.88mm。

根據東部供水水源工程竣工圖資料，供水管與⑥號橋樁采用GPZ200-DaH型單向活動支座連接，縱向允許最大位移為±50mm，管橋位移不會影響供水管安全。

5.結束語

龍崗流河干流綜合治理二期工程截污箱涵基坑開挖過程引起深圳市東部供水水源工程管橋⑥號橋樁樁頂最大位移為7.88mm，滿足相關規范的安全允許值，同時供水鋼管與管橋樁聯接的盤式橡膠支座允許最大縱向位移為±50mm，因此基坑開挖引起的位移不會影響供水管安全。

目前該段位置已經施工完畢，施工過程中根據第三方監測的成果，東部供水水源工程管橋⑥號橋樁樁頂最大位移為0.1mm，箱涵建設完畢成后采取漿砌石護坡，防止沖刷，對深圳市東部供水水源工程管橋樁的安全有積極作用，目前橋樁已經穩定無變形。

參考文獻：

[1]龍崗河流域水環境綜合整治工程——龍崗河干流綜合治理二期工程初步設計報告.深圳市水務規劃設計院，2011.

[2]東部供水水源工程永湖～松子坑段倒虹吸管管橋施工圖.深圳市水利規劃設計院，1998.

[3]郝峰.高壓旋噴樁復合土釘墻Plaxis有限元分析.探礦工程（巖土鉆掘工程），2009，第36卷第9期.