既有淺基橋梁附近深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

遼寧省公路勘測設(shè)計(jì)公司

摘要：如何做到既安全經(jīng)濟(jì)又按期保質(zhì)的進(jìn)行基坑施工，關(guān)鍵是選好基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式并制定和實(shí)施一個(gè)好的支護(hù)方案。本文以某大橋基坑為例，闡述了既有橋梁附近深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)涉及因素很多，受地質(zhì)條件和既有橋梁基礎(chǔ)影響較大。支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)需要通過計(jì)算來確定。

關(guān)鍵詞：既有橋梁；深基坑；支護(hù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前 言

本工程于2012年7月進(jìn)行承臺(tái)施工，基坑開挖后，既有橋梁基礎(chǔ)無沉降及變形，滿足要求。

圖1 鋼板樁打入施工

1、工程概況

既有淺基橋建于1895年，為4-10.6m+6-11mm石拱橋，1965年現(xiàn)場挖驗(yàn)的資料顯示，3-9#橋墩，為擴(kuò)大基礎(chǔ)，橫橋向長8.0m，埋深2.42m。現(xiàn)需要在其下游14.1米處修建新橋，新橋?yàn)?-20m預(yù)應(yīng)力簡支T梁橋。基礎(chǔ)為鉆孔樁、矩形承臺(tái)。橋墩承臺(tái)基坑深6.0m，承臺(tái)橫橋向長度10.8m。既有橋梁與新建橋梁基礎(chǔ)相對(duì)位置如下圖：

圖2 基坑相對(duì)位置圖

2、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 地質(zhì)條件及參數(shù)確定

該處地層為：

1、雜填土，內(nèi)摩擦角10°，粘聚力0，厚度1.0m。

2、粗砂，黃褐色，潮濕至飽和，松散，級(jí)配較好基本承載力σ0=200kpa；內(nèi)摩擦角取30°，水下內(nèi)摩擦角25°，粘聚力0，厚度2.1m。

3、礫砂，黃褐色，飽和，稍密，級(jí)配較好，大于2mm粒徑占全重30%，最大粒徑40mm，5.3-5.8m為灰色。基本承載力σ0=300kpa；內(nèi)摩擦角取30°，水下內(nèi)摩擦角25°，粘聚力0，厚度2.1m。

4、粘土，黃褐色，硬塑，局部含鐵錳質(zhì)結(jié)核，灰色斑塊。基本承載力σ0=160kpa，內(nèi)摩擦角13°，水下內(nèi)摩擦角8°，粘聚力60Kpa，水下粘聚力50Kpa，厚度15m。

地下水埋深：地面以下0.5m。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇

由于新建橋梁與既有橋梁相距較近，地下水位較高，且砂礫層透水系數(shù)大，為確保既有橋梁的基礎(chǔ)安全，新建橋梁基礎(chǔ)開挖時(shí)采用鋼板樁圍堰法施工。由于粘土層土體粘聚力為60Kpa，鋼板樁無法打入太深，鋼板樁按深入基底以下1.5m考慮。

鋼板樁采用拉森IV型（新）鋼板樁，每延米截面積A=236cm2，每延米板樁壁慣性矩I=39600cm4，每延米板樁抗彎截面模量W=2200cm3。

內(nèi)撐采用φ377×6mm鋼管，豎直方向離基坑頂0.5米處、2m、3.6m處的位置各設(shè)一道內(nèi)撐，基坑橫橋向鋼管內(nèi)撐水平間距2.5m，順橋向鋼管水平間距3.0m。

腰梁采用450*300H型鋼。支撐鋼管與腰梁采用焊接連接，滿焊，焊縫尺寸10mm。

基坑采用坑內(nèi)抽水開挖。

2.3鋼管內(nèi)撐的支錨剛度及內(nèi)撐材料抗力

內(nèi)撐鋼管直徑377mm壁厚6mm，參考《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》計(jì)算一個(gè)內(nèi)撐間距內(nèi)的內(nèi)撐水平支錨剛度

a——與支撐松弛有關(guān)的系數(shù)，取0.8

E——支撐構(gòu)件的彈性模量，剛才2.1*105Mpa

A——支撐構(gòu)件斷面積，直徑377mm壁厚6mm鋼管為69.932cm2

L——受壓構(gòu)件的計(jì)算長度，取12m（10.8+2*0.5=12m）

S——支撐的水平間距，本工程為2m

Sa ——支撐的計(jì)算寬度，按照4.2.1條確定，本工程單元計(jì)算為1.0m

鋼管內(nèi)撐的材料抗力：

直徑377mm壁厚6mm鋼管截面積為69.93cm2，回轉(zhuǎn)半徑13.118cm，柔度系數(shù)=1200/13.118=91.5，查表，折減系數(shù)0.588。

2.4 既有橋梁基礎(chǔ)超載確定

基坑最不利超載為既有橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)的基底壓應(yīng)力。偏于安全按照粗砂層地基容許承載力考慮，由于成橋時(shí)間長，考慮地基土的壓密固結(jié)，基底承載力提高20%，按照240Kpa考慮，作用深度2.42m，作用寬度8.0m，距基坑邊緣4.7m（由于與既有橋梁基礎(chǔ)較近，基坑位于既有橋梁一側(cè)，不留工作面，只留外模板的安裝寬度，且承臺(tái)完成后，該側(cè)外模不拆除）。

要求施工車輛不能在既有橋梁一側(cè)行走或停留，因此不計(jì)地面超載。

2.5 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》基坑安全等級(jí)：一級(jí)，安全系數(shù)取1.1。

水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

——第i層土的主動(dòng)土壓力系數(shù)，

——三軸試驗(yàn)確定的第i層土固結(jié)不排水快剪內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值