××大桥基坑支护专项方案

杨雄中

综合说明

1.1编制范围

××××××大桥（中心桩号K0+288）为城市道路景观桥，基础施工阶段的前期工作已展开，在水库中央沿桥梁纵横向的筑岛、围堰工程已经完成，0#~10#桥台及桥墩的钻孔灌注桩已经开始施工。1#~9#承台系梁的基础深度为4.9m~6.75m，属深基坑，0#、10#轻型桥台底面与筑岛顶面相距在1.0m以内，不属深基坑。本方案的编制范围：根据项目部对K0+299大桥采用筑岛围堰进行桩基施工的情况，除0#、10#桥台外的深基坑，即承台、系梁及墩柱、墩台的基坑采用拉森钢板桩支护的设想方案的基础上，针对现场的实际地形地质及水文进行细化。

1.2编制依据

1、××勘察设计研究院提供的“岩土工程勘察中间资料”；

2、×××市政设计研究院有限责任公司提供的《××××××大桥施工图设计》

3、《建筑施工计算手册》；

4、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99）；

5、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）；

6、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）；

7、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

8、基坑周边场地环境条件；

9、本公司多年来类似工程支护设计，施工经验。

1.3工程概况

N大道呈东西走向，全长3128.24m，属城市景观路。N大道××××××大桥为城市道路景观桥，起止点桩号分别为K0+118、K0+433，桥梁全长315m，桥面全宽40米，断面分配形式：3m（栏杆+人行道）+3m（非机动车道）+2m（侧分带）+11m（机动车道）+2m（中分带）+11m（机动车道）+2m（侧分带）+3m（非机动车道）+3m（人行道+栏杆）=40m。设计桥跨布置为：4×25m＋40m＋60m＋40m＋3×25m，主桥为三跨变截面连续箱梁结构，引桥为25m跨装配式小箱梁结构。

××××××大桥桩基础采用钻孔灌注桩，钻孔桩直径有1.2m和1.5m两种，0#~3#、8#~10#为排架桩，4#~7#为群桩。全桥共有9个墩、2座桥台，均位于水库中，所有下部结构的施工均在施工岛上进行。

主桥主墩4#~7#共8个承台，采用现浇钢筋砼。4#、7#单个的承台尺寸为5.4m*15.86m*2.5m，基坑底标高1913.35，开挖深度6.25m；5#、6#单个的承台尺寸为7m*17m*3m，基坑底标高1912.85，开挖深度6.75m。

引桥桥墩横系梁共10道，采用现浇钢筋砼。单个系梁尺寸为：1.0m*1.2m*16.8m，基坑底标高1914.7，开挖深度4.9m。

D水库蓄水量约20万m3，面积0.09km2,水位标高为1918.8~1919.2，水库南侧有农用灌溉渠道出口分布，库内蓄水经由农用灌溉渠向南流出转向西，最终汇入××河流。根据规范规定，筑岛顶高应高出常水位0.5~1m，本工程的筑岛围堰顶面高程确定为1919.60，采用天然土夹石作填料，下部结构施工完毕后挖除所有堰体土石方，并运至指定地点堆放。

1.4方案概要

1、钢板桩设计思路及要点

本工程的下部结构施工均在所筑施工岛上进行，根据场地地质情况特点，从施工安全、经济和工期等因素考虑，基坑支护选用拉森IV型及V型钢板桩进行支护。钢板桩具有整体刚度大、防水性能好的特点，在粘性土层深水河桥墩基础施工中甚至不需要水下作业，可节省大量的现场加工构件，具体一定的优越性。针对如上情况，本工程的深基坑支护拟采用钢板桩施工。

钢板桩的设计要点如下：

（1）通过地勘报告提供的资料及现场筑岛围堰的情况计算钢板桩的型号、长度及内撑方案；

（2）钢板桩穿过淤泥层，进入粘土层；

（3）根据受力计算，4#~7#基坑采用拉森V型钢板桩，长21m，1#~3#、8#~9#基坑采用拉森Ⅳ钢板桩，长18m；

（4）为保证基坑安全，钢板桩帷幕上设置两道至三道四周连续的工字钢围囹以加强钢度及整体性，围囹横向设结构用无缝钢管作对撑。

2、钢板桩设置

根据基坑周边土层地质条件、基坑挖深和周边场地环境条件支护剖面：

2.1、主桥承台基坑

5#及6#主桥承台基坑底面尺寸为：10m*20m，基坑底标高：1912.85，开挖深度：6.75m；4#、7#基坑底面尺寸为：8.4m*18.86m，基坑底标高：1913.35，开挖深度：6.25m。以上两种基坑均采用拉森V型钢板桩支护，桩长21m。

2.2、引桥系梁基坑

系梁基坑底面尺寸为：4.4m*20m，基坑底标高：1914.7，开挖深度：4.9m。采用拉森Ⅳ型钢板桩支护，桩长18m。

3、围囹、对撑

3.1、围囹

为加强钢板桩的整体刚度，防止变形，沿钢板桩四周墙面全长设置围囹，围囹用H型钢（350×350×12×19）组成，H型钢接头采用高强螺栓连接，横向围囹用纵向围囹顶住，端头加以木楔调节。在纵横向围囹相交的角部设H型钢角撑，型号规格与主围囹相同，以保证围囹横向的钢度。

主桥承台基坑设上、中、下三道围囹，5#、6#基坑围囹距筑岛顶面的距离分别为0.55m、3.35m、6.75m，4#、7#基坑围囹距筑岛顶面的距离分别为0.35m、3.15m、6.25m，各层围囹置于与钢板桩焊接的钢牛腿上。

引桥系梁基坑设上、下两道围囹，围囹距筑岛顶面的距离分别为0.9m、3.5m。上层围囹置于与钢板桩焊接的钢牛腿上，下层围囹置于支撑柱上。支撑柱用H型钢300*200*8*12制成，柱长4.5m，顶焊20厚端板。

3.2、对撑

根据受力计算的结果，主桥承台基坑的对撑采用φ299*10无缝钢管，水平间距2.8m~3.83m，引桥系梁基坑的对撑采用φ245*9无缝钢管，水平间距1.35m~4.8m。

主桥承台5#~6#基坑的下层对撑在承台底面，上、中层对撑埋入薄壁墩内，三层安装后不不予拆除，所留洞口灌入C30砼，两头焊20厚钢板封堵，外刷3道沥青漆防腐。4#、7#承台基坑的下层对撑在承台底面的垫层内，安装后无法拆除，采用与5#、6#基坑相同的方式进行后期处理。

引桥的系梁基坑的对撑因其长度较短，可以保证压杆的稳定性，故不设隅撑。

1.5方案特点、要点、难点

1） 本工程规模较大、工期紧、难度高，深基坑支护是本工程的难点和重点之一。基坑深度根据筑岛、承台、系梁底设计标高与垫层的厚度确定，基坑开挖深度在5m~7m之间，属于深基坑。

2）钢板桩具有整体刚度大、防水性能好的特点，在粘性土层深水河桥墩基础施工中甚至不需要水下作业，可节省大量的现场加工构件，具体一定的优越性。根据目前省内建筑业的发展特点，拉森钢板桩和装机需要从沿海发达城市（上海）引进专业施工企业远程施工，施工组织与进度控制均非常困难。

3) 拉森钢板桩在施工过程中，钢板桩施打时发生屈曲、扭转、变形，支撑体系与钢板桩进行多点焊接链接造成钢板桩严重烧伤，钢板桩在支护过程中变形、挤压严重，部分钢板桩施工完毕后无法拔除等因素，大量钢板桩被损坏以作报废、摊销处理，钢板桩摊销量将达到50﹪。

4) 钢板桩拉森内支撑水平方向设置2~3道，横向间隔为4m~5m，局部地段根据墩柱位置调整。由于地质条件差支撑体系围囹集中受力变形严重；横向支撑体系横穿承台及薄壁墩，在钢筋混凝土实体施工完毕之前支撑体系无法拆除。承台基坑底层内撑（Φ299×10无缝钢管）在承台之下被混凝土垫层浇筑包裹，造成支撑体系将全部摊销、一次性投入使用。薄壁墩处的上层及中层内撑体系（Φ299×10无缝钢管）只能在墩柱施工完毕以后，满足回填要求以前进行切割、肢解，回收利用率不足10%。