孫昌興，蔡敏 （安徽省城建設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051）

0 前言

船閘基坑一般開挖深度較大，且土質(zhì)條件差，傳統(tǒng)支護(hù)形式多為大放坡結(jié)合多級平臺，懸臂樁支護(hù)形式，基坑邊坡變形較大，在土質(zhì)較好、周邊環(huán)境變形控制要求不高時可以順利實施。

內(nèi)支撐支護(hù)技術(shù)在民用建筑行業(yè)發(fā)展較為成熟，但在船閘建設(shè)工程中應(yīng)用較少，主要原因為船閘側(cè)墻施工一般為高大模板一次澆筑成型，且內(nèi)支撐立柱布設(shè)受閘室、閘首結(jié)構(gòu)復(fù)雜限制不靈活，傳統(tǒng)混凝土拆除時需搭設(shè)腳手架等輔助措施，工程造價較高且施工難度大，在懸臂結(jié)構(gòu)無法滿足變形控制要求時寧愿選擇錨索（桿）等外拉式結(jié)構(gòu)，在土質(zhì)較差或周邊有建（構(gòu)）物時外拉式結(jié)構(gòu)帶來的風(fēng)險較大。

本文以某淤泥質(zhì)船閘深基坑支護(hù)為例，分析基坑產(chǎn)生大變形時裝配式鋼支撐的應(yīng)用，結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測檢測數(shù)據(jù)對變形土體土質(zhì)參數(shù)進(jìn)行折減，并分析計算裝配式鋼支撐對周邊環(huán)境影響，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)實時調(diào)整裝配式鋼支撐預(yù)應(yīng)力，實現(xiàn)基坑自身及周邊環(huán)境安全。

1 工程概況

1.1 基坑工程及周邊環(huán)境概況

本基坑為長條形，基坑長度約330m，閘室寬度約34m，閘首寬度約59m，基坑開挖深度為15.0～19.3m，坑底位于淤泥質(zhì)粘土中。基坑南側(cè)為現(xiàn)狀河堤道路，河堤頂距離圍護(hù)樁凈距約15.0～50.0m，河堤外側(cè)為現(xiàn)狀民房；北側(cè)坡頂為現(xiàn)狀民房，圍護(hù)樁距離民房凈距約15.0～45.0m，民房多為1～3F淺基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)完整性較差。基坑原設(shè)計采用大直徑雙排樁（φ1200～1400）+上部放坡支護(hù)形式，并采取攪拌樁加固土體，雙排樁頂至基坑底高差約10.0～11.0m?；娱l首及閘室位置大范圍開挖至距坑底約5.0m時，臨房屋側(cè)在閘首區(qū)域局部挖土至基坑底，后因汛期降水量較大，施工進(jìn)度受限且基坑排水困難，造成坡頂房屋及路面開裂，水平位移監(jiān)測值最大超100mm，遠(yuǎn)超基坑變形預(yù)警值，后土方反壓回填至大范圍開挖標(biāo)高后變形逐漸趨于穩(wěn)定。

圖1 基坑支護(hù)周邊環(huán)境關(guān)系圖

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報告，本基坑典型工程地質(zhì)剖面如圖2所示。擬建場地內(nèi)地基巖土構(gòu)成層序自上而下為：①層雜填土厚度0.4～4.3m；③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，灰黑色，流塑狀態(tài)，局部為軟塑狀態(tài)黏性土，含有機質(zhì)、貝殼，夾粉土、粉細(xì)砂薄層，局部為淤泥質(zhì)黏土，厚度13.80～21.40m；④層黏土厚度0.70～10.00m；⑦層圓礫厚度0.30～7.60m；⑧1層強風(fēng)化砂巖厚度0.70～3.50m；⑧2層中風(fēng)化砂巖未揭穿?？辈靾龅氐叵滤饕獮闈撍?，局部為上層滯水，深層為微承壓水，主要賦存于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中，勘察期間實測地下水埋深為0.50～4.70m，地下水水位高程4.11～9.24m；深部地下水對本工程影響不大?？辈炱陂g（2015年9月8日）船閘上游水位為6.857m，下游水位為4.72m。

圖2 典型工程地質(zhì)剖面圖

2 設(shè)計方案

2.1 計算參數(shù)

勘察報告提供的土層材料的物理力學(xué)參數(shù)如表1，根據(jù)現(xiàn)場變形監(jiān)測及檢測、補勘結(jié)果，結(jié)合反分析計算，本次加固設(shè)計計算時對原勘察報告中土體力學(xué)參數(shù)折減后取用，已施工圍護(hù)樁按原設(shè)計參數(shù)進(jìn)行計算。

土層物理力學(xué)參數(shù) 表1

2.2 設(shè)計方案

經(jīng)分析計算，基坑加固需布設(shè)兩道支撐，因現(xiàn)狀土方已自冠梁頂開挖4.0m，混凝土支撐架設(shè)需搭設(shè)腳手架，且冠梁澆筑完成，新增混凝土支撐與冠梁連接困難，且閘室為底板+側(cè)墻U型結(jié)構(gòu)，混凝土支撐拆除困難，經(jīng)比選采用裝配式鋼支撐，其優(yōu)點為節(jié)點連接為全螺栓拼接，施工速度快，且無需搭設(shè)腳手架，千斤頂為每根支撐構(gòu)件的一部分可實時監(jiān)控預(yù)應(yīng)力并進(jìn)行補償，能夠很好地控制基坑變形，后期拆除較為簡便。

由于基坑在閘首位置變寬，在基坑閘室與閘室過渡段增設(shè)旋噴錨索補強，支撐自上而下布設(shè)兩道，立柱根據(jù)閘室、閘首后澆帶位置布設(shè)，閘室段設(shè)置兩排立柱，閘首段設(shè)置三排立柱。利用閘室結(jié)構(gòu)施工縫進(jìn)行拆換撐設(shè)計，經(jīng)分析計算采用此支護(hù)方案各項安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，周邊環(huán)境變形可控，施工可行性強。支護(hù)設(shè)計平面、剖面圖如圖3和圖4所示。

圖3 基坑支護(hù)平面布置圖

圖4 閘首段支護(hù)典型剖面圖

2.3 施工布署

因本工程基坑已產(chǎn)生較大變形，為進(jìn)一步驗證支護(hù)結(jié)構(gòu)可行性及探究施工重難點控制，并避免大范圍施工對周邊環(huán)境的不利影響，在閘室段施工試驗段，立柱樁及第一道支撐在大范圍土方開挖面施工（距冠梁頂4.0m），第一道支撐架設(shè)完成后分層開挖土方并施工樁間防護(hù)，開挖至第二道支撐標(biāo)高時架設(shè)第二道支撐，施工過程中進(jìn)行連續(xù)變形觀測動態(tài)調(diào)整施工進(jìn)程，控制樁頂及坡頂施工荷載，施工通道布設(shè)于基坑內(nèi)，盡量減小坡頂荷載對基坑的不利影響，根據(jù)實驗段變形監(jiān)測結(jié)果，自第一道支撐架設(shè)至基坑開挖到底支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境均處于安全狀態(tài)。試驗段開挖完成后分段開挖其余區(qū)域，實現(xiàn)裝配式鋼支撐場地內(nèi)重復(fù)利用，節(jié)約工程造價。本工程裝配式鋼支撐實景如圖5所示。

圖5 裝配式鋼支撐實景圖

3 變形監(jiān)測分析

根據(jù)基坑深度、支護(hù)形式及周邊環(huán)境情況，變形監(jiān)測項目主要為圍護(hù)樁深層水平位移、豎向位移，地表沉降，支撐軸力及建筑物沉降，根據(jù)觀測結(jié)果，采用裝配式鋼支撐支護(hù)方案基坑開挖完成后支護(hù)樁深層水平位移最大值為20mm左右，豎向位移為4mm左右，地表沉降為25mm左右，支撐軸力最大值為1900kN左右，滿足變形控制要求，支撐軸力監(jiān)測變化曲線如圖6所示。

圖6 鋼支撐軸力變化曲線圖

4 結(jié)論

根據(jù)工程實施效果可以證明，裝配式鋼支撐在淤泥質(zhì)土船閘深基坑中具有較強的可實施性，主要結(jié)論如下：

①淤泥質(zhì)土中船閘深基坑采用裝配式鋼支撐支護(hù)能夠較好地控制支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境變形，且對結(jié)構(gòu)施工影響較??；

②裝配式鋼支撐能夠?qū)嵤└鶕?jù)應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果對預(yù)應(yīng)力損失支撐進(jìn)行補償，較好的實現(xiàn)了基坑信息化施工，且裝配式鋼支撐可做到隨撐隨挖，不需養(yǎng)護(hù)，拆卸后可重復(fù)利用，裝配率高，其施工較傳統(tǒng)混凝土支撐對場地的要求較小，是一種綠色支護(hù)技術(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。