何凡松,邱長華

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,成都,610091)

1 工程概述

湖北武漢至孝感城際鐵路二標(biāo)府河特大橋跨天河機(jī)場高速公路連續(xù)梁主墩基坑承臺(tái)施工及其邊坡支護(hù)樁工程,位于武漢市東西湖區(qū)與黃陂區(qū),在本線DK9+770m處與現(xiàn)有的漢口至天河機(jī)場的機(jī)場高速公路發(fā)生立體交叉,交角49°。該處設(shè)計(jì)為高墩、大跨度連續(xù)梁,結(jié)構(gòu)形式為一聯(lián)48m+80m+48m連續(xù)梁,采用掛籃懸臂澆筑法施工。該跨連續(xù)梁236#、237#、239#墩承臺(tái)平面尺寸12.3m×8.2m×3.5m,離高速公路較遠(yuǎn),施工時(shí)對(duì)高速公路無影響。238#主墩承臺(tái)平面尺寸14.3m×10.4m×4.0m,地面最大標(biāo)高22.62m,承臺(tái)底標(biāo)高為 15.664m,承臺(tái)最大開挖深度約7.0m,水平侵入高速公路護(hù)道3.1m,施工時(shí)對(duì)高速公路的邊坡安全穩(wěn)定有較大影響,需采取防護(hù)措施。

2 主體工程施工防護(hù)方案

本工程除靠近機(jī)場高速公路一側(cè)施工場地較為狹窄外,其余地面開闊,附近無建筑物和地下管道。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,基坑底位于第二層的粉質(zhì)粘土中,所以本工程基坑支護(hù)靠機(jī)場高速一側(cè)采取打鉆孔樁支護(hù),其余三面放坡并局部加型鋼支撐。

跨越機(jī)場高速連續(xù)梁236#、239#邊墩采用10根直徑1.25m鉆孔樁(樁長為 31.5m和31m),237#、238#主墩采用12根直徑1.5m 鉆孔樁(樁長為41.5m和43m),均采用旋挖鉆鉆孔施工。236#、237#、239#墩離高速公路較遠(yuǎn),不會(huì)對(duì)高速公路的安全產(chǎn)生影響,采用常規(guī)施工;238#主墩離高速公路較近,鉆孔樁侵入高速公路路基邊坡,為確保施工安全,鉆孔樁施工前先進(jìn)行承臺(tái)支護(hù)鉆孔灌注樁施工,再進(jìn)行主體工程鉆孔灌注樁的施工,以確保機(jī)場高速公路邊坡穩(wěn)定。該鉆孔灌注支護(hù)樁的布置見圖1所示。

圖1 機(jī)場高速公路路堤邊坡鉆孔灌注支護(hù)樁布置

3 鉆孔灌注支護(hù)樁設(shè)計(jì)

連續(xù)梁238#主墩承臺(tái)施工時(shí),開挖深度7m,在基坑垂直開挖狀況下水平侵入高速路基護(hù)道達(dá)3.8m,原設(shè)計(jì)圖紙中基坑支護(hù)采用懸臂無拉結(jié)的鉆孔樁,樁徑 80cm,樁間距 125cm,樁長 6m。經(jīng)我部現(xiàn)場查看實(shí)際情況及承臺(tái)開挖深度,6m樁長不能滿足安全支護(hù)要求。經(jīng)過計(jì)算,我部將原設(shè)計(jì)改為樁長15m,設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高7.62m,樁頂標(biāo)高22.62m(與高速公路馬道高程平齊),入承臺(tái)底8m,樁間距改為140cm,樁徑 1.0m,共 17根。鉆孔樁頂部設(shè)置50cm高C30鋼筋混凝土圈梁,鉆孔樁與圈梁通過錨固鋼筋連成整體?；幼畲箝_挖深度為7m,采用1000@1400灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu),樁長為15m,樁頂標(biāo)高為0,計(jì)算時(shí)考慮地面超載60kPa(包括機(jī)場路行車荷載及坑外堆土荷載)?；痈浇郊雍奢d如圖2所示,土層的物理性能指標(biāo)見表1。

圖2 基坑附近附加荷載分布

表1 土層物理性質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)上述資料,對(duì)鉆孔灌注支護(hù)樁進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算及抗管涌驗(yàn)算,計(jì)算結(jié)果說明,采用灌注樁進(jìn)行基樁支護(hù),安全是有保證的。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)及《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)進(jìn)行樁身配筋及護(hù)坡結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),護(hù)坡樁樁身采用鉆孔灌注樁,直徑1000mm,間距1.4m,樁長15.0m,樁頂標(biāo)高跟地面齊平。樁身最大彎矩620.3kN.m(土體側(cè)中下部),根據(jù)計(jì)算主筋配筋為 30φ20(通長均勻配置),箍筋 φ8.0@200(上部4mφ8.0@100),加強(qiáng)筋φ20@2000。

4 灌注樁截面計(jì)算

擋土灌注樁一般按鋼筋混凝土正截面受彎構(gòu)件計(jì)算,周邊均勻配置縱向鋼筋的圓形鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,截面內(nèi)縱向鋼筋不少于6根的按下式計(jì)算:

式中,M——標(biāo)準(zhǔn)荷載下的彎矩;

fcm——混凝土抗彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(C25混凝

土,fcm=13.5N/mm2);

r——圓形截面的半徑(r=500mm);

A——擋土 灌 注 樁 截 面 面 積 (A=785000mm2);

fy——鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(fy=290N/mm2);

As——全部縱向鋼筋的截面積(As=9420mm2);

rs——縱向鋼筋所在圓周的半徑(rs=500-50-10=440mm);

a——受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角與2π的比值;

at——縱向受拉鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面積的比值,當(dāng) a＞0.625時(shí),at=0。

整理式(2),令b=fyAs/fcmA

則有a=(1.25+sin2a/2a)/(1+3b)

已知b=290×9420/13.5×785000=0.26將b代入上式,用試算法求得a=0.69＞0.625

則有at=0

將以上數(shù)據(jù)代入式(1)得

M=2×13.5×785000×500×sin(3×0.69)/3+290×9420×440×sin(0.69π)/π=952kN.m＞620.3kN.m(滿足要求),在安全范圍。

5 鉆孔樁支護(hù)施工

橋墩樁基施工前,測量放出支護(hù)的鉆孔樁樁位,采用旋挖鉆進(jìn)行支護(hù)鉆孔樁施工,鉆孔順序間隔進(jìn)行。鉆孔樁鉆出的渣土用汽車運(yùn)至廢棄場。鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高驗(yàn)孔合格后吊車下放鋼筋籠,導(dǎo)管法澆筑混凝土。樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)進(jìn)行鉆孔樁施工。