框構(gòu)橋下穿既有大型站場(chǎng)的基坑防護(hù)檢算和施工方案研究

陳杰松

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

1 工程概況

大慶市西城工業(yè)園區(qū)鐵路專用線工程中，DK5+221.53框構(gòu)橋位于讓湖路西站，與濱洲下行線交叉里程K173+896.76，下穿讓湖路西站場(chǎng)哈側(cè)咽喉區(qū)12條線路，自南向北依次為:罐1線、站5線、站3線、站2線、41線(尾部牽出1線)、40線(尾部牽出2線)、渡線、壯讓線、機(jī)車出庫線、機(jī)車入庫線、濱洲下行線、濱洲上行線。

DK5+221.53(1－9.0 m)框構(gòu)橋，該框構(gòu)橋原設(shè)計(jì)分三節(jié)中繼間頂進(jìn)施工。罐1線外側(cè)頂進(jìn)基坑并行預(yù)制三節(jié)框構(gòu)，橫頂就位，由罐1線向?yàn)I洲線方向頂進(jìn);第一節(jié)框構(gòu)長(zhǎng)33.5 m，第二節(jié)框構(gòu)長(zhǎng)24.97 m，第三節(jié)框構(gòu)長(zhǎng)28.47 m，節(jié)間沉降縫兩道，全寬11 m，全長(zhǎng)87 m，框構(gòu)橋底板底高程136.90 m。

讓胡路西貨場(chǎng)站既有線采用8組D梁加固，渡線、道岔區(qū)采用橫抬梁加固，框構(gòu)兩側(cè)設(shè)置止水帷幕及井點(diǎn)降水。

2 施工方法調(diào)整與研究

由于讓胡路西貨場(chǎng)站罐1線外側(cè)頂進(jìn)框構(gòu)橋基坑預(yù)制位的征地問題遲遲沒有得到解決，為了加快施工進(jìn)度，確保合同工期，施工方經(jīng)與上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門協(xié)商，決定把第一、二節(jié)框構(gòu)由頂進(jìn)施工改為現(xiàn)澆施工(框構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸保持不變)，第三節(jié)框構(gòu)在線位處預(yù)制，按原設(shè)計(jì)采用頂進(jìn)施工(此段線路位于齊齊哈爾車輛段檢修線岔區(qū)，因此無法架設(shè)D型梁，按原設(shè)計(jì)頂進(jìn)施工)。

第一節(jié)現(xiàn)澆框構(gòu)采用D梁加固，基坑圍護(hù)樁，止水帷幕，井點(diǎn)降水的既有線有:壯讓線、機(jī)車出庫線、機(jī)車入庫線、濱洲下行線、濱洲上行線，共5條線。

第二節(jié)現(xiàn)澆框構(gòu)采用D梁加固，基坑圍護(hù)樁，止水帷幕，井點(diǎn)降水的既有線有:41線(尾部牽出1線)、40線(尾部牽出2線)、渡線，共3條線。

第三節(jié)頂進(jìn)框構(gòu)采用橫抬梁加固，止水帷幕，井點(diǎn)降水的既有線有:罐1線、站5線、站3線、站2線，共4條線。

3 現(xiàn)澆框構(gòu)節(jié)基坑圍護(hù)樁檢算

框構(gòu)橋主體結(jié)構(gòu)施工采用明挖施工方式，基坑采用鉆孔灌注樁+止水帷幕(雙排高壓旋噴樁)+鋼支撐進(jìn)行防護(hù)。基坑深10.7 m，基坑寬14 m，基坑長(zhǎng)60 m。

鉆孔灌注樁直徑為100 cm，間距120 cm。為保證鉆孔灌注樁的整體性，樁頂采用冠梁連接，冠梁寬1.4 m，高1.0 m。冠梁頂采用寬1.0 m，高3.2 m豎墻，縱向每6 m一個(gè)節(jié)段。防護(hù)樁、豎墻分兩次施工，先進(jìn)行防護(hù)樁及冠梁的施工，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)，再進(jìn)行上部的豎墻施工。

防護(hù)樁外側(cè)采用雙排咬合高壓旋噴樁止水帷幕，旋噴樁直徑50 cm。

采用理正深基坑軟件計(jì)算。基坑開挖深度11 m，基坑開挖從地面以下3.2 m范圍內(nèi)采用地下連續(xù)墻防護(hù)，從深度3.2～11 m范圍內(nèi)采用防護(hù)樁+冠梁防護(hù)，防護(hù)樁嵌入基底以下深度12 m，按二道橫撐設(shè)計(jì)。基坑內(nèi)采用井點(diǎn)降水，基坑內(nèi)降水隨基坑開挖變化，基坑內(nèi)側(cè)水位保持距開挖面距離為1 m，基坑外不降水，水位不變，水土合算。施工臨時(shí)荷載按20 kPa考慮，作用寬度3 m，距離基坑邊2 m。

土層參數(shù)按地質(zhì)報(bào)告提供參數(shù)選取，土體內(nèi)摩擦角按經(jīng)驗(yàn)值比地質(zhì)報(bào)告提供值略有提高。土體參數(shù)取值如表1所示。

表1 土層參數(shù)

基坑采用二道鋼支撐進(jìn)行支護(hù)，支撐長(zhǎng)度15 m，支護(hù)位置分別為距基坑頂2.015 m，6.7 m。支撐水平間距為4.0 m，支撐剛度為157.55 MN/m，二道支撐的預(yù)加力分別為200 kN，500 kN。

本次檢算內(nèi)容主要是針對(duì)現(xiàn)有基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，確定樁長(zhǎng)，同時(shí)給出理論計(jì)算的基坑水平位移、地表沉降值，對(duì)基坑穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

鉆孔灌注樁計(jì)算如圖1所示。

圖1 防護(hù)樁基坑計(jì)算(單位:m)

開挖至坑底的結(jié)構(gòu)位移、彎矩、剪力圖及地表沉降見圖2、圖3。

4 單元計(jì)算結(jié)果

地下連續(xù)墻支護(hù)方案計(jì)算如圖4所示。

內(nèi)力位移如圖5所示。

地表沉降如圖6所示。

采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120—99)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 基坑穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

表3列出了圍護(hù)樁內(nèi)力及配筋結(jié)果。

表3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力及配筋計(jì)算結(jié)果

5 檢算結(jié)論與建議

(1)采用基坑內(nèi)降水，基坑外不降水，防護(hù)結(jié)構(gòu)滿足基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求。

(2)計(jì)算時(shí)假設(shè)止水帷幕是不透水的，施工時(shí)一定要保證基坑外止水帷幕的質(zhì)量。

(3)土層參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探鉆孔取樣試驗(yàn)結(jié)果及經(jīng)驗(yàn)取值，參數(shù)結(jié)果直接影響計(jì)算結(jié)果，實(shí)際開挖時(shí)，地層與勘察結(jié)果不同時(shí)，必須及時(shí)對(duì)基坑檢算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。

(4)施工中應(yīng)對(duì)基坑水平位移，周圍橋梁結(jié)構(gòu)及股道的變形和沉降、圍護(hù)樁內(nèi)力及鋼管支撐的軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，超過警戒值時(shí)及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

圖2 內(nèi)力位移

圖3 地表沉降

圖4 地連墻基坑計(jì)算(單位:m)

圖5 內(nèi)力位移

(5)在機(jī)械挖土過程中，要配有經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員擔(dān)當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，切實(shí)保護(hù)好D梁、樁身及支撐系統(tǒng)不受碰撞，并配以一定的人工挖土，以保證既有鐵路的運(yùn)營安全。

圖6 地表沉降

［1］郝瀛，馬煒，王奇榮，等．鐵道工程［M］．北京:中國鐵道出版社，2000

［2］TB10002.1—2005 鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范［S］

［3］TB10002.3—2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［4］TB10002.4—2005 鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［5］TB10002.5—2005 鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［6］TB10218—2008、J808—2008 鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程［S］

［7］JGJ 120—99 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］