临近既有线深基坑多形式综合支护应用分析

周永江

(中铁二局四公司，四川成都610031)

1 工程简介

哈大客运专线中铁二局四公司工程大队施工的鞍辽特大桥，位于鞍山市和辽阳县境内，全长19.1 958 km，桥中心里程DK299+057.6，是哈大客运专线重点控制工程。鞍辽特大桥共有跨公路连续梁9处，其中跨鞍山市千山西路2#连续梁跨度为60 m+100 m+60 m，下部结构为双线流线型圆端实体墩，墩台基础为桩基础。

73#墩位于千山西路南侧辅道边上，墩高为9 m，承台尺寸18.6 m×14.6 m，加台尺寸12.8 m×9.5 m，原地面高程为15.4 m，承台底高程为7.8 m，基坑开挖深度为7.6 m，开挖周长为74.4 m，开挖面积350 m2。由于基坑紧邻现有交通要道，在开挖时必须保证基坑对道路交通不会带来安全隐患。

2 设计方案优选

该基坑位于千山西路南侧辅道边上，地理位置特殊，为保证既有公路交通安全，不具备放坡开挖的条件，必须垂直开挖。经过钻孔取样后发现，该处地质条件复杂，地下水丰富，如图1。

图1 基坑地质柱状示意图

由图1可以看出，基坑开挖深度范围内有4 m厚砂层，在地下水丰富的条件下极不利于基坑防护。该基坑初步考虑利用围护排桩进行防护，围护桩顶利用冠梁将围护桩形成整体构成防护体系。但上述方法，因基坑开挖深度较大，地下水丰富，砂层较厚，容易在开挖时造成涌砂导致地面下沉影响交通安全。为了达到止水固砂的效果，又考虑在围护桩背后空隙处从承台底下3 m处施工旋喷桩进行止水固沙。但如果止水后必将增加围护桩的侧压力，导致围护桩桩顶位移较大，变形不容易控制，桩弯矩过大，可能造成基坑垮塌，带来施工安全隐患。

综上所述，并根据类似成功工程经验，该基坑支护形式采用围护桩+旋喷桩+横向刚性支撑组合的支护结构形式挡土，构成临路三面防护，一面开口开挖的施工，成功安全地完成了该深基坑开挖工作。

3 基坑开挖结构检算

基坑支护具体参数如下:在承台开挖边线外侧临近公路的三面，利用反循环钻机施工桩径为0.6 m，桩中心间距为0.8 m，桩长L=18 m，通长配筋的C30混凝土围护桩，然后在靠近围护桩外侧施工旋喷桩。旋喷桩主要施工参数如下:旋喷桩直径60 cm，桩中心间距40 cm，桩长850 cm，见图2。

图2 旋喷桩施工示意图

泵压:20 MPa;流量:37－40L/min;钻杆升速:砂型土，15 cm/min;钻杆转速:砂型土，15r/min;水泥掺量比:25%;水灰比:1∶1;水泥:普32.5，用量156 kg/m。

待上述工序完成后，先将承台开挖到离冠梁顶约3 m位置，在围护桩该位置高度每间隔一根围护桩设牛腿一个，以便托住工字钢梁。将加工好的工字钢梁放在牛腿上，并对其进行焊接加固，然后按要求焊好斜撑。在现场将钢管加工成一边固定一边活动的横向支撑并吊装至工字钢梁同一水平高度上，由专人用千斤顶在预留位置顶住钢管，在确实顶紧之后，再在活动端两块钢板之间加钢楔块。完成后，基坑支护如图3。

图3 基坑支护

图4 围护桩计算模型

根据上述施工方案，选取基坑典型一段进行检算(图4)。基坑深度取h=7.6 m，支护形式为围护桩+旋喷桩+横向刚性支撑组合的支护结构，边坡等级按一级边坡考虑。由于施工旋喷桩进行了止水固砂，参考相关规范及资料的基础上，采取简化建模的方法，将地下水、可变荷载等因素忽略。考虑土体侧压力，根据该处基坑特性，按照Ⅰ级基坑进行设计，抗滑装进行检算，滑动面处位移取Δ=10 mm。

(1)利用MIDAS软件将每根围护桩的单元应力进行了模拟，如图5。

(2)单元荷载如图6。

(3)位移如图7。

4 结果分析

本例工程支护结构设计计算结果，位移变形Δ=0.9 mm＜10 mm，符合安全要求。

深基坑的稳定性在设计计算时主要由c、γ、Φ等参数决定，具有随机性、不确定性。而且，深基坑的破坏过程是一个渐变的过程，具有较大的不确定性，从而导致验算结果出现偏差。因此在深基坑过程中，应采用工程类比加验算的综合方法进行基坑稳定性设计、分析，并加大施工现场的监测工作和预防措施，保证工程的顺利进行。

图5 单元应力

图6 单元荷戴

图7 位移