嵌入既有路堤邊坡深基坑支護結(jié)構(gòu)設計與施工技術(shù)

王 祥

（中鐵四局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1 工程概況

沈陽市大伙房水源李巴彥—南塔輸水管線于1993年10月竣工。管線位于沈陽長青街二環(huán)立交既有F匝道路基及坡腳以下,管線外徑Φ2.2m，內(nèi)徑Φ2m，壁厚100mm的鋼筋混凝土管，管道下方為人工夯實砂土基礎。因二環(huán)立交改造拓寬，F(xiàn)、F1匝道線位北移后需將110m長既有給水管覆土厚度填充至6～9.6m。為保證既有自來水管結(jié)構(gòu)安全、維修方便，需將該部分自來水管線位同時往北偏移至匝道坡腳以外。排遷后的新自來水管與既有舊管接頭作業(yè)坑，位于長青街二環(huán)立交橋東北角，作業(yè)坑平面尺寸為10m×10m。F、F1匝道與管線位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 自來水管接頭基坑位置示意圖

2 存在問題及解決方案

根據(jù)現(xiàn)場諸多困難，逐條分析并提出相應的解決方案，具體如表1所示。

3 設計方案

針對上述問題，采用異型非平衡基坑支護結(jié)構(gòu)方案，即在既有道路坡頂采用單排鋼筋混凝土灌注樁，在既有道路坡腳采用雙排鋼筋混凝土樁形成門式結(jié)構(gòu)，在樁頂設置梯形冠梁并在排樁間設置支撐，該方案解決了基坑支護及開挖中存在的各項施工難題，如圖2所示。

圖2 嵌入既有路堤邊坡深基坑支護結(jié)構(gòu)側(cè)面圖（單位：mm）

4 支護結(jié)構(gòu)設計

4.1 支護樁

坡頂單排樁：樁徑Φ1000mm，護壁厚150mm，樁間距1.4m，樁長15.5m；坡腳雙排樁：樁徑Φ1000mm，樁間距分別為1.4m、2.8m，樁長9m；樁身混凝土等級為C35，鋼筋為HRB400，鋼筋保護層厚度為50mm。

4.2 樁頂冠梁

冠梁采用C35鋼筋混凝土正、倒梯形結(jié)構(gòu)，鋼筋保護層厚35mm。單排樁頂?shù)固菪喂诹焊?.3m，底寬1.2m；雙排樁頂正梯形冠梁高1.5m，底寬4.2m。

4.3 鋼支撐

鋼支撐采用Φ609mm鋼管，支撐端頭設置封頭端板，端板與支撐桿件進行滿焊；鋼腰梁與樁體間空隙采用C20混凝土填充密實。第一道鋼支撐，采用斜支撐，在冠梁斜面上錨固鋼板安裝鋼支撐。第二道鋼支撐，采用水平支撐，一端坡腳冠梁側(cè)面錨固鋼板，另一端在鋼筋混凝土樁身上設置型鋼腰梁安裝鋼支撐。

表1 現(xiàn)場施工困難及解決方案

4.4 噴護

樁間鋪設1.2mm×50mm×2000mm×10000mm鋼板網(wǎng)，采用U型鉤固定并噴射60mm厚混凝土。混凝土采用P.S32.5水泥，中粗砂細度模數(shù)宜大于2.5，含水量控制在5%～7%，碎石粒徑不大于15mm，水泥與砂石的重量比為1∶4。

4.5 基坑支護結(jié)構(gòu)驗算

基坑支護結(jié)構(gòu)采用理正深基坑軟件進行受力計算，分五種工況進行計算，結(jié)果如表2所示，各工況計算結(jié)果內(nèi)力位移包絡圖如圖3所示。

表2 五種工況計算分析

圖3 各工況計算結(jié)果內(nèi)力位移包絡圖

5 深基坑施工技術(shù)要點

5.1 坡頂支護樁

為了保證樁基剛度及抗彎能力，樁基采用鋼筋混凝土灌注樁，樁頂設置鋼筋混凝土梯形冠梁。該處地面距離上部66kVA高壓線實測高度為17.1m，高壓線安全距離為6m，高壓線下安全作業(yè)空間為11.1m，受上部66kVA高壓線影響，該側(cè)樁基采用人工挖孔樁和鋼板鋼筋混凝土組合護壁形式。人工挖孔樁護壁采用C35混凝土并適當加入早強劑外加劑（如二水硅酸鈉等），鋼筋為HRB400。第一節(jié)井圈護壁中心線偏差不得大于2cm，井圈應高出地面15～20cm，井壁厚度應增加10～15cm,做鎖口處理。挖孔樁在施工前，宜進行“試成孔”。

5.2 坡腳支護樁

坡底采用雙排鋼筋混凝土樁形成門式結(jié)構(gòu)，樁頂設置鋼筋混凝土冠梁；該處地面距離上部66kVA高壓線實測高度為24.22m，高壓線安全距離為6m，高壓線下安全作業(yè)空間為18.22m，樁基采用18m高的小型旋挖鉆機施工。

5.3 樁身混凝土澆筑

澆筑樁身混凝土時必須設置溜槽；當混凝土下落高度超過2m時，應采用串筒，保證串筒末端混凝土下落高度不大于2m，混凝土宜采用插入式振搗棒進行振搗。

5.4 鋼支撐

支撐安裝完畢后，經(jīng)確認各節(jié)點的連接狀況符合要求后可施加預加力；在鋼支撐使用過程中應定期進行預應力監(jiān)測。

5.5 噴護

在機械開挖后，人工配合修整坡面并清除坡面及樁間虛土，坡面平整度的允許偏差為±20mm。噴射作業(yè)應自上而下、從里到外、分層噴射、逐層增厚，一次噴射厚度不宜小于20mm。在坡面或樁間設置泄水孔，泄水孔用Φ100mmPVC管接到坑壁外，長300mm，間距2m×2m，采用碎石反濾。根據(jù)現(xiàn)場水量大小，需要時可加密泄水孔。

5.6 土方開挖

基坑開挖應嚴格遵循“分層開挖、嚴禁超挖”的原則，按照“時空效應”理論及設計工況，采用分層、分段挖土。基坑開挖過程中，應采取措施防止碰撞支護結(jié)構(gòu)、擾動基底原狀土。當現(xiàn)場出現(xiàn)異常情況時，必須立即停止挖土作業(yè)，在查清原因并消除隱患后，方能繼續(xù)施工。

5.7 基坑回填

基坑支撐以下采用水撼砂回填，分層振搗壓實。在基坑第二層水平支撐以下澆筑鋼筋混凝土傳力板，傳力板滿鋪支撐下部，這樣既能保證拆撐安全，又能對基坑內(nèi)自來水管道起到保護作用。

5.8 基坑監(jiān)測

基坑施工過程中，必須委托具有相應資質(zhì)的第三方監(jiān)測單位對基坑施工過程進行動態(tài)監(jiān)測，并由監(jiān)測單位編制專項監(jiān)測方案報監(jiān)理、建設單位審批后方可實施。

6 結(jié)論

通過嵌入既有運營道路邊坡深基坑支護體系的實施，成功解決了基坑嵌入既有道路、上部臨近66kVA高壓線、下部臨近地鐵結(jié)構(gòu)的各種施工難題。在保證既有道路、高壓線、自來水管及地鐵結(jié)構(gòu)安全的情況下，順利并按期完成了基坑支護及開挖施工任務。同時，節(jié)約了成本約50萬元，施工進度提前了10d，為以后類似工程提供成功的經(jīng)驗借鑒。