鐵路橋梁深基坑施工圍護設計

周 晗

(中鐵十一局集團 一公司，湖北 襄樊 441104)

1 工程概況

新建滬寧城際鐵路某橋，與既有滬寧鐵路并行，線間距約15 m，線路前進方向緊臨望虞河，地下水位較高。該橋橋墩采用樁基礎，其承臺埋深為15.1 m。該處地質情況為:自地面向下依次為粉質黏土(軟塑～硬塑)、粉砂、硬塑黏土，厚度3.5～15.0 m不等。為確保承臺施工安全，需采取措施對承臺基坑進行圍護。

2 方案選定

根據現場施工條件、地質情況、工期等，對鋼板樁、鋼筋混凝土沉井、鉆孔樁等圍護方案進行比選，按照安全經濟、便于快速施工的要求，采用鉆孔灌注樁結合高壓旋噴樁作為該承臺施工的圍護方案。

基坑圍護鉆孔灌注樁設計樁徑為 φ100 cm，樁中心距為120 cm，設計樁長為25.3 m，混凝土強度等級采用水下C30。鋼筋籠采用全籠，主筋為20φ32 mm，箍筋為φ10@15 cm，加強筋為 φ20@200 cm。基坑設內支撐四道，圍囹及內支撐均采用鋼筋混凝土結構，圍囹截面尺寸(寬×高)120 cm×80 cm，受彎區主筋采用9φ25 mm，內支撐截面尺寸(寬 ×高)60 cm×70 cm，主筋采用5φ25 mm。高壓旋噴樁設計樁徑為 φ60 cm，設計樁長為 25.3 m，水泥摻入比為 33%，采用32.5級普通硅酸鹽水泥。

3 圍護結構檢算

3.1 內力及位移檢算

按照《建筑地基基礎設計規范》(GB50007—2002)、《地基基礎設計規范》(DBJ08—11—1999)、《建筑基坑工程技術規范》(YB 9258—97)，根據內支撐設置情況及基坑開挖順序，將基坑施工檢算劃分成9個工況，分別進行內力及位移檢算。具體為:

工況1開挖至1.7 m，工況2加內支撐1，工況3開挖至4.7 m，工況4加內支撐2，工況5開挖至8.7 m，工況6加內支撐3，工況7開挖至12.7 m，工況8加內支撐4，工況9開挖至15.1 m。

內力及位移計算，根據《建筑基坑支護技術規程》(JGJ 120—99)，內力計算方法按照增量法，取基坑等級二級。考慮基坑外側堆載和火車荷載作用，分別取20 kN/m、90 kN/m。黏性土水土壓力合算，砂性土水土壓力分算。分別按照彈性法、經典法建立土壓力模型，對基坑各工況檢算，工況9為最不利情況，內力位移結果見圖1和表1。

3.2 整體穩定驗算

計算方法:瑞典條分法。條分法中的土條寬度為0.40 m。滑裂面數據:圓弧半徑R=18.237 m，圓心坐標X=-0.884 m，圓心坐標Y=6.140 m(見圖2)。

抗傾覆安全系數Ks為

式中，Mp為被動土壓力及錨桿力對樁底的彎矩，其中錨桿力由等值梁法求得;Ma為主動土壓力對樁底的彎矩。Ks=1.240≥1.200，滿足規范要求。

3.3 抗管涌驗算

抗管涌穩定應滿足

式中，γ0為側壁重要性系數;γ'為土的有效重度(kN/m3);γw為地下水重度(kN/m3);h'為地下水位至基坑底的距離(m);D為樁(墻)入土深度(m)(見圖3)。

圖1 工況9內力及位移計算結果

表1 工況9計算結果

圖2 整體穩定驗算簡圖(單位:m)

圖3 抗管涌驗算簡圖(單位:m)

K=2.583≥1.5，滿足規范要求。

4 結語

在本橋施工中，采用鉆孔灌注樁結合高壓旋噴樁作為承臺施工的圍護方案，實際效果良好，既保持了既有線的穩定，又取得了良好的止水效果。該方案能夠充分發揮鉆孔樁剛度大，旋噴樁止水效果好的特點，對于周邊建筑物沉降控制要求比較高、地質條件比較復雜的深基坑施工具有借鑒意義。

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