箱涵顶进工程U型槽基坑支护优化施工

赵海

(中铁六局集团铺架分公司)

1 工程概况

铁通公路尚志至五常段铁通连接线下穿滨绥铁路立交工程(滨绥线K139+176.906)位于滨绥线哈牡段尚志车站东480m处。项目设计起点K290+630，设计终点K290+ 800，总长170m，包括2～12m框构，长度18m及U型槽。工点处有既有滨绥线正线二条和一条汉枫专用线，线间距分别为5.7m及5.27m。

1.1 基坑加固

在铁路北侧两侧有楼房，采用钻孔灌注桩对基坑进行加固。原设计在K290+630～K290+723.291m地段，整个基坑范围内打设高压旋喷桩封水，桩径0.6m，中心间距0.5m，咬合0.1m，加固深度2～4m，保证基坑无降水开挖。基坑深度0～6.6m。支护桩径1m，间距1.3m，桩长8～12m，桩身为C35钢筋混凝土;冠梁及横支撑采用C30钢筋混凝土。冠梁截面尺寸1×0.8m;横撑位于基坑冠梁处，采用钢管作为横撑。

1.2 相关设计参数及材料性能

(1)素混凝土容重:23kN/m3;

(2)钢筋混凝土的容重:26kN/m3。

2 基坑支护结构计算

2.1 计算模型

采用理正深基坑支护软件进行计算，见图1。根据桩长，基坑深度及水平支护条件的不同，分段建立单元模型，分以下几种情况进行检算，见表1。

2.2 地层参数

拟建场地地层从上至下依次为杂填土、粉质粘土、细砂、粗砂、角砾和砾砂，静止水位2.8～3.0m，水位变幅2.0m。在结构抗浮计算中考虑水位变幅的影响。地层参数见表2。

图1 计算模型

表1 基坑支护计算工况

表2 地层参数

2.3 计算结果

计算结果见表3。

表3 计算结果

根据上述计算结果，在1～3工况下，桩的水平位移及地表沉降都较小，如果增大桩间距分别至2.6m及3.9m，计算结果如表4所示。

表4 计算结果

根据设计文件要求，最大地面沉降≤0.1%H，且≤30mm;围护结构最大水平位移≤0.14%H，结合表1～表4结果，围护结构水平位移除基坑深度4.9m，桩间距3.9m时不满足允许值外，其他情况皆满足要求(对应基坑深度3.7m，4.3m及4.9m的允许值分别为5.1mm，6.0mm及6.8mm);地面最大沉降值虽然小于30mm，但是不满足≤0.1%H(允许沉降值分别为3.7mm，4.3mm及4.9mm)。

根据建筑地基基础设计规范，对建筑物地基允许变形的要求，砌体结构局部沉降(两点沉降差/两点距离)＜0.002，根据沉降曲线进行计算，结果见表5所示。

表5 建筑物局部变形值

根据表5结果，当桩间距3.9m时，已经不满足建筑物局部倾斜控制标准。

3 U型槽抗浮检算

进行U型槽抗浮检算时，抗浮力为结构、路面及底板混凝土垫层等重量，水浮力计算时水位埋深取0.8m。

按照下式计算抗浮系数

式中:W为结构底面积;γω为水的重度;H为计算水头。

计算结果见表6，最小抗浮系数1.08，最大抗浮系数1.46。

对不同地段的U型槽抗浮进行了验算。抗浮系数范围值1.08～1.46，根据设计要求，抗浮系数不小于1.05，满足要求。

表6 抗浮计算结果

4 优化施工方案

4.1 U型槽基底堵水检算结论

U型槽基底堵水措施不影响U型槽抗浮性能。由于铁路北侧的U型槽两侧有多层建筑物，且距离基坑较近，约4m，为防止工程施工过程中造成建筑物不均匀沉降，原设计采取了钻孔桩外高压旋喷桩止水，U型槽基底打设高压旋喷桩封水措施，保证基坑不降水开挖，同时对基坑采用钻孔桩防护设置横撑，以减小地层垂直沉降及水平位移，这些都是对建筑物采取的保护措施。因此，对于U槽基底堵水设计方案，可以根据现场地下水现状，进行优化施工。

4.2 支护钻孔桩检算结论

施工单位在参考对于基坑围护结构水平位移及地面沉降的计算结果时，因为计算结果受施工时的地下水状态及计算参数取值的影响较大，确定施工方案要严密谨慎，尤其是地下水状态的影响。

4.3 基坑支护施工

根据建设项目工期安排，施工单位2011年9月至11月进行了箱涵预制和顶进(影响施工里程K290+705～723.3)和铁路南侧U型槽施工，采用原设计方案施工，水位2.5m，进行了井点降水。2012年4月至6月进行了铁路北侧U型槽施工(影响施工里程K290+630～723.3)，水位5m，最终确定施工里程K290+630～670之间钻孔灌注桩隔一打一，取消了铁路北侧整个基坑基底打设高压旋喷桩封水措施，分段施工快速成型的方案，其它仍采用原设计，安全顺利完成了该区段U型槽施工，共计节省混凝土圬工217m3，旋喷桩27000m，极大地节省了工期，降低了施工成本。

［1］ 混凝土结构设计规范(GB50010－2002)［S］.

［2］ 建筑桩基技术规范(JGJ94－2008)［S］.

［3］ 建筑地基基础设计规范(GB50007－2002)［S］.

［4］ 江正荣.建筑施工计算手册［M］.中国建筑工业出版社，2007.

［5］ 铁路工程设计规范使用手册(1)［M］.中国铁道出版社，2006.