活荷载作用下的深基坑支护技术

・桥　粱・　活荷载作用下的深基坑支护技术　张海龙　（中铁十八局集团有限公司，天津３００２２２）　摘　要：结合京山特大桥ｌ７号墩基垸方案比选与施工，介绍在　铁路既有营业线旁施工过程中受列车运行时产生的活荷载作　用下的深基坑支护的施工技术措施。　关键词：桥墩；基坑支护；施工　缘距榆关道边墙２．３　ｍ（顶部），设计基坑深度为８．５　ｍ，该墩紧邻既有线，Ⅱ线承台最近边距既有线轨道中　心线３．６　ｍ。基坑位置处地层岩性以新生界第四系松　散堆积层为主，地质情况自上而下主要有：０～３．５　ｍ　自然倾倒填筑土，ｏｒ＝０　ｋＰａ；３．５～５．８　ｍ黏土，　：１１０　ｋＰａ；５．８～８．１　ｍ为砂黏土，　＝１３０　ｋＰａ；８．１～１５．８　ｍ　中图分类号：Ｕ４４３．１３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—２９５４（２００６）ｌ１—００３９一Ｏ２　为砂黏土，　＝１００　ｋＰａ；１５．８～２１．５　Ｉｌｌ为砂黏土，　＝　１　工程概况　１７０　ｋＰａ，２１．５～３１　ｍ为砂黏土，　＝２１０　ｋＰａ；３１～４０．５　京山特大桥位于天津南仓编组站，是国家重点项　目天津铁路南仓编组站东端疏解工程的重要组成部　ｍ范围内为砂黏土，　＝２２０　ｋＰａ。地质松软，地下水丰　富，承载力低。土体受列车活载振动干扰大，受地域限　制开挖坡度小，给施工造成极大的难度；并且，施工时　间正处于春运时期，基坑支护是否成功不仅关系到工　程施工的进度、质量，而且很大程度上影响到春运。　２基坑支护方案　分，它是将京山Ｉ、Ⅱ线移位抬高，平交改立交方案的　关键部分，设计为２座单线桥并行，自北京方向依次为　０号台、１号墩…共３８个墩台。线间距７．５　ｍ，桥长　５４６．６４　ｍ，主要担负京沪、京山、津霸、津蓟方向货物列　车的解编和通过作业。　该桥１７号墩位于天津市北辰区榆关道旁，承台边　收稿日期：２００６—０８—２９　作者简介：张海龙（１９７２一），男，工程师，１９９６年毕业于兰州铁道学院　２．１　支护方案的比选　本工程原设计采用插打旧钢轨防护，由于钢轨悬　臂且基坑较深，受活荷载影响较大，经计算挠度大，不　能满足要求。为此提出了以下３种基坑支护方案：　，建筑＿工程专业，工学学±。　表２施加６０％初始缺陷稳定安全系数　工况　线弹性　仅考虑几　仅考虑材　双重非　序号　稳定　何非线性　料非线性　线性　４　７　１３　１６　１１．４２４　８．４７　８．３９３　４．４５５　９．０１　７．２８　７．２５　３．９３　６．８５　７．１９　６．５６　３．２９　３．５９　２．９７　２．９１　２．Ｏ９　加６０％的初始缺陷稳定安全系数与施加３０％初始缺　陷稳定安全系数基本没什么变化；如果同时考虑几何　弹性失　稳模态　对称横向失稳　对称横向失稳　对称横向失稳　对称横向失稳　非线性与材料非线性，初始缺陷则对钢管混凝土拱桥　的稳定性影响较大，施加６０％的初始缺陷稳定安全系　数约为施加３０％初始缺陷的９０％，大约下降了１０％。　（２）考虑几何非线性对钢管混凝土拱桥的稳定性　影响也较小，在考虑几何非线性后，其稳定安全系数仅　下降了５％。　图７工况１７．１拱肋失稳模态　１．１　１．Ｏ　０９　０＿８　（３）同时考虑材料非线性与几何非线性对钢管混　凝土拱桥的稳定性影响最大，其稳定安全系数为弹性　稳定安全系数的３５％～５０％不等。　参考文献：　【１１　项海帆，刘光栋．拱结构稳定与振动【Ｍ】．北京：人民交通出版　社，１９９１．　０．７　厘０．６　茁０　５　Ｏ．４　０３　【２】　宋天霞，邹时智，杨文兵．非线性结构有限元计算【Ｍ】．武汉：华中　理工大学出版社，１９９６．　０．２　０．１　【３】　李国豪，等．桥梁结构稳定与振动【Ｍ】．北京：中国铁道出版　图８工况１６拱肋顶点荷载一位移曲线　社，１９９２．　【４１　ＡＮＳＹＳ，Ｉｎｃ．Ｔｈｅｏｒｙ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［Ｚ１．ＵＳＡ：ＡＮＳＹＳ，２００２．　３．６计算结果比较分析　【５】　钟善桐．钢管混凝土结构【Ｍ】．哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，１９８７．　【６】　中交公路规划设计院．公路桥涵设计通用规范【ｓ】．北京：人民交　通出版社，２００４．　（１）如果仅考虑几何非线性或仅考虑材料非线　性，初始缺陷对钢管混凝土拱桥的稳定性影响较小，施　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００６（ｊｊ）　３９　维普资讯 http://www.cqvip.com

桥　梁・　・张海龙一活荷载作用下的深基坑支护技术　注完奇数孑Ｌ后回头注偶数孑Ｌ，以确保帷幕的搭接效果。　混凝土灌注桩注浆孑Ｌ距０．８　ｍ。　（３）土方施工　（１）喷锚支护方案；（２）止水帷幕及混凝土灌注桩（钢　板桩）一环行支撑方案；（３）粉喷桩止水结合灌注桩挡　土支撑。由于采用喷锚支护，锚杆需穿越既有营业线，　线下埋有数条通讯和电力电缆，一旦损坏后果不堪设　想。粉喷桩止水结合灌注桩挡土支撑方案需要大的作　业面，而本工程紧邻既有线一侧只有２．５　ｍ的可利用　宽度，施工极为不便；另外，此方案造价较高，工期较　长。经过论证比较，综合工程造价、工期、施工方便，特　利用１台挖掘机从靠近既有线一侧（西侧）开始　分别向两侧退挖，环梁以内土方暂不动，只将环梁位置　土挖至一３．０００　ｍ高程，随挖随打垫层、绑筋、支模板。　在远离既有线一侧（东侧）的基坑边继续退台开挖至　成一坡道，以便运送材料。　别是紧邻既有线，为确保既有线行车安全，最后确定采　用既有线一侧外围帷幕止水、混凝土灌注桩（钢板桩）　一环行支撑方案。如图１所示。　榆关道　图１　京山特大桥１７号墩基坑防护示意（单位：ｍ　Ｊ　２．２　基坑土方工程及支护结构施工　（１）支护结构　本工程支撑结构采用既有线一侧（西侧）钻孑Ｌ灌　注桩、天津方向（南侧）及远离既有线一侧（东侧）退台　卸载结合钢板桩，北京方向一侧（北侧）利用既有榆关　道框构基础。内支撑采用环行钢筋混凝土梁。钢筋混　凝土灌注桩桩长１８．５　ｍ，其中基底以上８．５　ｍ，基底以　下１０　ｍ。桩径８０　ｃｌｎ，桩间中心距１２０　ｃｍ，共８根，对　称布置。配筋为主筋１３６２２，通长布设。箍筋　８螺旋　布设、间距２０　ｃｍ，每２　ｍ加１道　１６的加强筋。钢板　桩采用Ｉ５０ａ型工字钢。内支撑梁位于基底以上５．５　ｍ　处，截面尺寸为：１　０００　ｍｍ×１　１００　ｍｍ。　（２）高压注浆止水帷幕　在大直径灌注桩成孑Ｌ中，对桩周土扰动降低了土　体强度，地下水的水泡软化作用又进一步加剧其强度　降低，加之火车在运行过程中振动又加剧了土体的振　动液化进程，采用高压注浆使浆体通过渗透、劈裂和挤　密作用使桩后背土体在一定范围内经浆液与土体的充　分混合、凝结，形成了密实封闭的阻流屏障，从而改善　了土体的物理力学性能，恢复和提高了土体强度和稳　定性以及桩侧摩擦阻力，达到了止水和固土的作用。　注浆采用素水泥浆。　高压注浆钻孑Ｌ孑Ｌ距０．６　ｍ，孑Ｌ径８　ｃｍ。施工工序　为：钻机就位一钻孑Ｌ、插管一注浆一冲洗一移动机具到　下一循环。施工时按奇偶孑Ｌ号间隔施工，先注奇数孑Ｌ，　４０　３施工监测　（１）在土方开挖时即进行观测点的设置，观测点　设置在混凝土挡土桩和钢板桩顶部，直至支护竣工共　观测１２次，东、南、西、北侧分别内移８、２２、１５、０　ｍｍ，　直至竣工完全控制在设计３０　ｍｍ范围内。　（２）周围环境的监测。本工程施工时正值２００３年　春运高峰，因此各级部门对此极端重视，我们和铁路工　务段技术人员对既有线进行２４　ｈ不间断地监测，结果无　论既有线还是其他各处地面均未发现明显的沉降。　（３）对监测的结果进行综合分析：桩顶最大位移　２２．６　ｍｍ，桩底最大位移１５　ｍｍ，说明环行支撑有效地　约束了围护桩的侧移；由于在既有线一侧（西）进行了　注浆防护，在施工过程中未发生桩间涌水现象，基坑保　持了相对的干燥状态。　４几点体会　（１）从经济、可靠、方便人手，遵循科学、规范的设　计原则，根据地质条件结合具体的受力状态采取相应　的支护方式是加快施工进度行之有效的方法。　（２）在深基坑开挖过程中须重视地下水对支护体系　的影响，在开挖过程中应密切关注支护体系的变形，当变　形速率发生突变时，应引起高度重视，及时采取有效措施　将变形控制在不危及基坑和周边环境安全的范围内。　（３）深基坑支护及开挖过程中，进行围护监测是　十分必要的。信息化施工是确保基坑稳定，周围管线　和建筑物安全的重要措施。　（４）本工程施工时正值春运高峰，为确保行车安　全，在环行梁设计时较为保守，类似工程可根据实际情　况适当调整。　（５）混凝土灌注桩与钢板桩相结合，既保证了结　构的强度，又有效地节约了成本；高压注浆帷幕不仅有　效地固结了土体同时又防止了桩间的涌水，特别是防　止了周边京山铁路的沉降，确保了行车的安全，为类似　既有线的施工提供了借鉴。　参考文献：　［１］　郑金飞．钢板桩应用于基坑支护施工技术与效果分析［Ｊ］．铁道标　准设计，２００５（５）．　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００６（ＩＩ）