嵌入既有路堤邊坡深基坑支護結構設計與施工技術

王 祥

（中鐵四局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000）

1 工程概況

沈陽市大伙房水源李巴彥—南塔輸水管線于1993年10月竣工。管線位于沈陽長青街二環立交既有F匝道路基及坡腳以下,管線外徑Φ2.2m，內徑Φ2m，壁厚100mm的鋼筋混凝土管，管道下方為人工夯實砂土基礎。因二環立交改造拓寬，F、F1匝道線位北移后需將110m長既有給水管覆土厚度填充至6～9.6m。為保證既有自來水管結構安全、維修方便，需將該部分自來水管線位同時往北偏移至匝道坡腳以外。排遷后的新自來水管與既有舊管接頭作業坑，位于長青街二環立交橋東北角，作業坑平面尺寸為10m×10m。F、F1匝道與管線位置關系如圖1所示。

圖1 自來水管接頭基坑位置示意圖

2 存在問題及解決方案

根據現場諸多困難，逐條分析并提出相應的解決方案，具體如表1所示。

3 設計方案

針對上述問題，采用異型非平衡基坑支護結構方案，即在既有道路坡頂采用單排鋼筋混凝土灌注樁，在既有道路坡腳采用雙排鋼筋混凝土樁形成門式結構，在樁頂設置梯形冠梁并在排樁間設置支撐，該方案解決了基坑支護及開挖中存在的各項施工難題，如圖2所示。

圖2 嵌入既有路堤邊坡深基坑支護結構側面圖（單位：mm）

4 支護結構設計

4.1 支護樁

坡頂單排樁：樁徑Φ1000mm，護壁厚150mm，樁間距1.4m，樁長15.5m；坡腳雙排樁：樁徑Φ1000mm，樁間距分別為1.4m、2.8m，樁長9m；樁身混凝土等級為C35，鋼筋為HRB400，鋼筋保護層厚度為50mm。

4.2 樁頂冠梁

冠梁采用C35鋼筋混凝土正、倒梯形結構，鋼筋保護層厚35mm。單排樁頂倒梯形冠梁高1.3m，底寬1.2m；雙排樁頂正梯形冠梁高1.5m，底寬4.2m。

4.3 鋼支撐

鋼支撐采用Φ609mm鋼管，支撐端頭設置封頭端板，端板與支撐桿件進行滿焊；鋼腰梁與樁體間空隙采用C20混凝土填充密實。第一道鋼支撐，采用斜支撐，在冠梁斜面上錨固鋼板安裝鋼支撐。第二道鋼支撐，采用水平支撐，一端坡腳冠梁側面錨固鋼板，另一端在鋼筋混凝土樁身上設置型鋼腰梁安裝鋼支撐。

表1 現場施工困難及解決方案

4.4 噴護

樁間鋪設1.2mm×50mm×2000mm×10000mm鋼板網，采用U型鉤固定并噴射60mm厚混凝土?；炷敛捎肞.S32.5水泥，中粗砂細度模數宜大于2.5，含水量控制在5%～7%，碎石粒徑不大于15mm，水泥與砂石的重量比為1∶4。

4.5 基坑支護結構驗算

基坑支護結構采用理正深基坑軟件進行受力計算，分五種工況進行計算，結果如表2所示，各工況計算結果內力位移包絡圖如圖3所示。

表2 五種工況計算分析

圖3 各工況計算結果內力位移包絡圖

5 深基坑施工技術要點

5.1 坡頂支護樁

為了保證樁基剛度及抗彎能力，樁基采用鋼筋混凝土灌注樁，樁頂設置鋼筋混凝土梯形冠梁。該處地面距離上部66kVA高壓線實測高度為17.1m，高壓線安全距離為6m，高壓線下安全作業空間為11.1m，受上部66kVA高壓線影響，該側樁基采用人工挖孔樁和鋼板鋼筋混凝土組合護壁形式。人工挖孔樁護壁采用C35混凝土并適當加入早強劑外加劑（如二水硅酸鈉等），鋼筋為HRB400。第一節井圈護壁中心線偏差不得大于2cm，井圈應高出地面15～20cm，井壁厚度應增加10～15cm,做鎖口處理。挖孔樁在施工前，宜進行“試成孔”。

5.2 坡腳支護樁

坡底采用雙排鋼筋混凝土樁形成門式結構，樁頂設置鋼筋混凝土冠梁；該處地面距離上部66kVA高壓線實測高度為24.22m，高壓線安全距離為6m，高壓線下安全作業空間為18.22m，樁基采用18m高的小型旋挖鉆機施工。

5.3 樁身混凝土澆筑

澆筑樁身混凝土時必須設置溜槽；當混凝土下落高度超過2m時，應采用串筒，保證串筒末端混凝土下落高度不大于2m，混凝土宜采用插入式振搗棒進行振搗。

5.4 鋼支撐

支撐安裝完畢后，經確認各節點的連接狀況符合要求后可施加預加力；在鋼支撐使用過程中應定期進行預應力監測。

5.5 噴護

在機械開挖后，人工配合修整坡面并清除坡面及樁間虛土，坡面平整度的允許偏差為±20mm。噴射作業應自上而下、從里到外、分層噴射、逐層增厚，一次噴射厚度不宜小于20mm。在坡面或樁間設置泄水孔，泄水孔用Φ100mmPVC管接到坑壁外，長300mm，間距2m×2m，采用碎石反濾。根據現場水量大小，需要時可加密泄水孔。

5.6 土方開挖

基坑開挖應嚴格遵循“分層開挖、嚴禁超挖”的原則，按照“時空效應”理論及設計工況，采用分層、分段挖土?；娱_挖過程中，應采取措施防止碰撞支護結構、擾動基底原狀土。當現場出現異常情況時，必須立即停止挖土作業，在查清原因并消除隱患后，方能繼續施工。

5.7 基坑回填

基坑支撐以下采用水撼砂回填，分層振搗壓實。在基坑第二層水平支撐以下澆筑鋼筋混凝土傳力板，傳力板滿鋪支撐下部，這樣既能保證拆撐安全，又能對基坑內自來水管道起到保護作用。

5.8 基坑監測

基坑施工過程中，必須委托具有相應資質的第三方監測單位對基坑施工過程進行動態監測，并由監測單位編制專項監測方案報監理、建設單位審批后方可實施。

6 結論

通過嵌入既有運營道路邊坡深基坑支護體系的實施，成功解決了基坑嵌入既有道路、上部臨近66kVA高壓線、下部臨近地鐵結構的各種施工難題。在保證既有道路、高壓線、自來水管及地鐵結構安全的情況下，順利并按期完成了基坑支護及開挖施工任務。同時，節約了成本約50萬元，施工進度提前了10d，為以后類似工程提供成功的經驗借鑒。