朱向前

（中鐵大橋局股份有限公司 武漢 430050）

隨著我國高速鐵路、高速公路及城市軌道交通的快速發(fā)展，越來越多的交通新線路與既有線、甚至多條既有線高架式匯交。由于地質(zhì)、環(huán)境條件和施工技術(shù)的復(fù)雜性，毗鄰既有線深基坑施工過程中面臨很大的風(fēng)險(xiǎn)。毗鄰既有線進(jìn)行施工時(shí)，不僅要保證既有線的正常運(yùn)行，還要涉及到既有線偏壓及動(dòng)載對基坑的影響［1］。

常見的基坑支護(hù)類型有排樁（包括鉆孔樁、人工挖孔樁、鋼管樁等）、連續(xù)墻（包括鋼筋混凝土墻和鋼板樁）、水泥土墻（水泥土攪拌樁和SMW 工法樁）、土釘墻和雙排樁［2－3］。

以上5種支護(hù)結(jié)構(gòu)類型各有各的特點(diǎn)，其具體應(yīng)用應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場水文及地質(zhì)情況，尤其是基坑附近的的行車荷載等級來確定最經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。

1 工程概況

武漢市黃埔大街－金橋大道快速通道工程跨京廣鐵路斜拉橋，主橋?yàn)楠?dú)塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁斜拉橋，全長260 m，主跨138 m，跨度組成為138m＋81m＋41m＝260m，見圖1。

圖1 橋型布置圖（尺寸單位：mm）

051 號墩基礎(chǔ)承臺縱向長23.0 m，橫向?qū)?6.7m，高4.5m?；A(chǔ)采用12根直徑2.5m 鉆孔灌注樁，按嵌巖樁設(shè)計(jì)。地面高程＋20.34m，承臺頂高程＋11.0m，基礎(chǔ)南側(cè)距既有線僅3m，西側(cè)毗鄰金橋大道。

工程特點(diǎn)與難點(diǎn)如下：

（1）承臺基礎(chǔ)處地理位置復(fù)雜，且毗鄰既有線，該區(qū)段運(yùn)行動(dòng)車組，動(dòng)車組對線路允許沉降要求高，稍有不慎將對行車造成無法挽回的后果。

（2）承臺處地質(zhì)條件差，土質(zhì)為力學(xué)性能差的雜填土、粘土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。同時(shí)受鐵路、公路行車干擾及鐵路沿線地下光纜、電纜等影響特別嚴(yán)重，加之承臺尺寸較大，開挖較深。因此，對該大體積承臺深基坑施工支護(hù)的安全性、良好的止水性及保護(hù)既有線、地下管線均提出很高的要求。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

2.1 設(shè)計(jì)

根據(jù)工程特點(diǎn)、難點(diǎn)及現(xiàn)場條件，為充分保證既有線的安全，采取下列方案，見圖2。

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖（單位：mm）

（1）鐵路側(cè)采用放坡開挖，放坡高度2.84 m，坑底采用攪拌樁加固；其他側(cè)先對地面覆土進(jìn)行清理再開挖，清理后地面高程為＋17.5m。

（2）采用理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行基坑土體力學(xué)分析，確定采取以自重輕、抵抗彎矩較大、避水效果好、施工操作方便的德國拉森IV型鋼板樁作整體圍護(hù)，結(jié)合工字鋼內(nèi)圈梁、可施加預(yù)應(yīng)力的鋼管支撐，鋪以集水井、潛水泵排水系統(tǒng)，并用高標(biāo)號混凝土澆筑封底的綜合支護(hù)方案。

（3）支護(hù)結(jié)構(gòu)主體部分采用18m 長的德國拉森VI型鋼板樁，從設(shè)計(jì)承臺邊緣每邊外擴(kuò)0.5 m 作為鋼板樁插打軸線，插打時(shí)利用專門設(shè)計(jì)的導(dǎo)向架進(jìn)行施工。

（4）圈梁采用2根588 mm×300 mm（第二層圈梁為3根588mm×300mm）的工字鋼，在鋼板樁內(nèi)側(cè)設(shè)置牛腿，工字鋼放置在牛腿上，環(huán)繞圍堰一周形成圍囹支護(hù)并設(shè)置角撐，以提高圍堰的整體性，并為內(nèi)支撐及千斤頂支撐提供支點(diǎn)。

（5）內(nèi)支撐采用直徑×壁厚＝830 mm×10 mm 的鋼管，鋼管端頭設(shè)置有活動(dòng)節(jié)，可通過千斤頂對鋼管施加一定預(yù)加力，再由內(nèi)支撐傳遞到圍囹上，通過圍囹與鋼板樁組成的復(fù)合支撐體系，將作用力最終傳遞到承臺周圍土體，對土體施加一定的被動(dòng)土壓力，達(dá)到平衡一部分主動(dòng)土壓力及既有線動(dòng)車荷載沖擊影響的作用。

（6）鐵路側(cè)內(nèi)力、位移計(jì)算結(jié)果見圖3，計(jì)算得到的最大位移為17.48 mm，最大彎矩191.93 kN·m，內(nèi)支撐最大軸力208.47kN。

2.2 施工與監(jiān)測

按照基坑內(nèi)干開挖，澆筑封底混凝土的施工方法，將基坑施工劃分為以下幾個(gè)施工階段：

（1）基坑外土體卸載，插打鋼板樁，利用導(dǎo)向架將鋼板樁準(zhǔn)確打入預(yù)定位置。

圖3 支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果圖

（2）基坑第一級開挖，基坑內(nèi)土體干開挖至＋15.00時(shí)，施工圍囹，同時(shí)設(shè)置具備活動(dòng)節(jié)的內(nèi)支撐。

（3）基坑進(jìn)行第二級開挖，同時(shí)千斤頂給內(nèi)支撐鋼管逐漸施加預(yù)加力。在基坑內(nèi)土方干開挖至設(shè)計(jì)基底高程＋9.8 m 時(shí)，千斤頂支撐力達(dá)到最大值，并通過圍囹傳遞到鋼板樁圍護(hù)，與水、土壓力及動(dòng)車沖擊荷載達(dá)到平衡。施工過程中，對預(yù)設(shè)觀測樁進(jìn)行水平位移、沉降觀測，確保施工時(shí)的行車安全。

（4）開挖至基底后，立即施作排水溝、集水井，澆筑封底混凝土，封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，綁扎鋼筋、立模，進(jìn)行承臺混凝土澆筑工序。

（5）在承臺周圍布置10個(gè)位移監(jiān)測點(diǎn)，各監(jiān)測點(diǎn)的布置及最終位移見圖4（S1～S3表示沉降值，其他均表示水平位移值）。由于通過千斤頂給內(nèi)支撐鋼管施加了預(yù)加力，坑壁位移幾乎為零，靠近鐵路側(cè)的布置的測點(diǎn)S1位移為8mm，實(shí)際計(jì)算位移為17.48mm，計(jì)算位移略大于實(shí)測位移，這是因?yàn)橥ㄟ^降水處理后的土層其力學(xué)參數(shù)得到提高，沉降變形得到改善。

圖4 監(jiān)測點(diǎn)布置圖（單位：mm）

3 結(jié)論

（1）金橋大道斜拉橋051號墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工以理論計(jì)算為指導(dǎo)，將列車動(dòng)載轉(zhuǎn)化為等效土柱壓力和路基一起作為超載作用在基坑邊上，進(jìn)行列車動(dòng)載影響下偏壓基坑穩(wěn)定性分析。

（2）引進(jìn)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件對基坑進(jìn)行整體設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場的地質(zhì)、水文條件，比較得出最經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)方案。

（3）先采用千斤頂配合可調(diào)頂撐裝置，分級加壓，提前給圍堰周圍土體施加一定被動(dòng)土壓力，與水、土壓力及動(dòng)車沖擊荷載達(dá)到平衡，增加了承臺圍堰與周圍土體及既有線行車的穩(wěn)定性、安全性。

（4）在基坑施工過程中，實(shí)施信息化施工反饋和控制措施，以監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)開挖施工，最大程度地減小對鐵路路基的擾動(dòng)，為今后類似橋梁基礎(chǔ)的施工提供了新的借鑒。

［1］吳璀余.緊鄰既有線鐵路基坑開挖支護(hù)方案模擬分析與計(jì)算［J］.國防交通工程與技術(shù)，2010（4）：40－42.

［2］劉映晶.基坑逆作施工與上部運(yùn)營鐵路的相互影響分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32（1）：142－145.

［3］朱瑞鈞.深層攪拌樁支護(hù)條件下基坑周邊建筑物沉降［J］.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（8）：721－724.