韓正權(quán)（安徽省港航集團(tuán)有限公司，安徽省 230000）

在基坑工程中，基坑土體開挖后，土體原始的應(yīng)力場會(huì)遭受到破壞，會(huì)使得土體產(chǎn)生水平和豎直方向的卸載。這勢必會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力偏轉(zhuǎn)[1]，從而產(chǎn)生基坑變形。因此，基坑支護(hù)和加固的研究一直是基坑工程的重點(diǎn)。隨著研究的加深，各種支護(hù)方法也應(yīng)運(yùn)而生，例如土釘支護(hù)[2]、樁錨支護(hù)[3]以及多支護(hù)組合[4]。

本次研究基于汊河船閘搶險(xiǎn)加固工程，對(duì)已變形基坑的搶險(xiǎn)加固方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。

1 工程概況

某船閘工程擬在拆除原汊河集老船閘后原址重建，項(xiàng)目按 Ⅳ 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，閘室尺度為 200 m×23 m×4 m(長×寬×最小門檻水深)，設(shè)計(jì)船型為 500 t 級(jí)兼顧 1 000 t級(jí)船舶。由于船閘重建工程在實(shí)施過程中基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大位移，因此需對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

工程擬建地下結(jié)構(gòu)為上閘首、閘室及下閘首工程，基坑支護(hù)計(jì)算深度為 15.0～19.3 m，為臨時(shí)性工程，東西向呈長條形，長度約 425 m，南北向?qū)挾龋▏o(hù)樁間凈距）約 33.8～58.6 m?；颖眰?cè)為現(xiàn)狀民房，民房多為磚瓦結(jié)構(gòu)。圍護(hù)樁頂層采用鋼筋混凝土連系梁，梁頂以上邊坡采用混凝土噴漿防護(hù)，坡比為 1:3，圍護(hù)樁距離民房凈距約 15.0～45.0 m；基坑南側(cè)為河堤，河堤迎水面堤腳距離圍護(hù)樁凈距為 3.0～15.0 m，河堤頂距離圍護(hù)樁凈距為15.0～50.0 m，河堤外側(cè)為現(xiàn)狀民房。

2 位移情況

原計(jì)劃船閘主體工程兩側(cè)自上游導(dǎo)航墻至下游導(dǎo)航墻全線采取雙排鉆孔灌注樁支護(hù)措施，臨時(shí)支護(hù)采用雙排鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)，整澆連梁頂高程均為 6.0 m，樁頂以上設(shè)墩臺(tái)；上游采用土圍堰，下游采用雙排鋼板樁圍堰；上游引航道左側(cè)與清流河銜接處采用鋼板樁護(hù)岸和錨樁結(jié)構(gòu)作為永久支護(hù)。

隨著施工的進(jìn)行，當(dāng)?shù)鼗幚硗瓿珊笙麻l首開挖至–0.8 m 標(biāo)高時(shí)，基坑邊坡出現(xiàn)變形，變形監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)增大，后采取回填的方式進(jìn)行應(yīng)急處理。當(dāng)回填至 2.0 m 標(biāo)高，回填后變形監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。整個(gè)變形造成基坑產(chǎn)生了嚴(yán)重位移，支護(hù)樁頂部向基坑側(cè)發(fā)生了 13.0～22.0 cm 的位移，樁頂連系梁沉降縫發(fā)生了約 2.5 cm 的相對(duì)位移。附近的民房出現(xiàn)沉降裂縫，房屋支撐墩柱頂與房梁發(fā)生錯(cuò)位。

3 基坑支護(hù)加固方案

3.1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，結(jié)合施工安全性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比選，采用原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)增加內(nèi)支撐方案進(jìn)行基坑加固。內(nèi)支撐布置分為三個(gè)區(qū)域，即閘室基坑、閘首基坑、下游導(dǎo)航墻基坑，其中下游導(dǎo)航墻段南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為永久防護(hù)，閘室、閘首段及下游導(dǎo)航墻北側(cè)為臨時(shí)支護(hù)，閘室及閘首施工完成后回填。

加固方案采用裝配式鋼支撐和部分旋噴錨索（下游導(dǎo)航墻段及閘室與閘首過渡段，其中下游導(dǎo)航墻南側(cè)為永久錨索），該裝配式鋼支撐技術(shù)為首次引入水運(yùn)行業(yè)。為充分發(fā)揮后排樁在排架中的作用，在后排支護(hù)樁之間增設(shè)旋噴樁。裝配式鋼支撐采用 H 400 mm×400 mm×13 mm×21 mm型鋼。下游導(dǎo)航墻段在樁頂連板位置設(shè)置 1 道臨時(shí)鋼支撐，下部設(shè)置 1 道預(yù)應(yīng)力錨索；閘室及閘首位置各設(shè) 2 道臨時(shí)鋼支撐。第 1 道鋼支撐設(shè)置在樁頂連板位置，第 2 道鋼支撐與第 1 道鋼支撐豎向間距為 5.0 m，通過型鋼腰梁及混凝土腰梁與圍護(hù)樁形成整體受力體系，豎向設(shè)置立柱確保鋼支撐的豎向穩(wěn)定。鋼支撐構(gòu)件主受力構(gòu)件采用拼裝連接，可節(jié)約工期，同時(shí)鋼支撐待基坑回填后可拆除進(jìn)行綠色回收，進(jìn)一步節(jié)約造價(jià)。支撐方案示意圖如圖 1 所示。

圖1 支撐方案示意圖

設(shè)計(jì)分析表明，該方案存在以下 4 個(gè)優(yōu)勢。① 基坑不必放坡，減少基坑土方開挖；② 降低了對(duì)基坑周邊建筑的影響；③ 減小施工用地面積，降低拆遷工作難度；④ 相對(duì)于混凝土內(nèi)支撐，造價(jià)降低。

3.2 施工安排

閘首、閘室段分兩次施工，內(nèi)支撐重復(fù)利用一次，先施工下閘首及一半閘室，待支撐部分的下閘首及閘室底板完成回填結(jié)束后，拆除第 2 道支撐，并開始上閘首及剩余一半閘室的支撐施工。第一次支撐區(qū)域與第二次支撐區(qū)域結(jié)合處為6 號(hào)閘室位置，6 號(hào)閘室位置在第一次支撐區(qū)域進(jìn)行支撐以用于放坡。6 號(hào)閘室在下游閘室施工完成及第二次支撐安裝完成后開挖到基坑底進(jìn)行施工。

基坑土方開挖平面上與鋼支撐相同，分兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行開挖，開挖過程中兩個(gè)區(qū)域銜接位置采取自然放坡，坡度1:3?；油练介_挖斷面上結(jié)合鋼支撐的安裝，將土方開挖分成兩層進(jìn)行開挖。第一層鋼支撐安裝完成后土方標(biāo)高 2.0 m（現(xiàn)狀基坑標(biāo)高）開挖至標(biāo)高 –0.4 m（第二層鋼支撐底標(biāo)高下 0.6 m），第二層鋼支撐安裝完成后土方標(biāo)高 –0.4 m開挖至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高。

3.3 加固計(jì)算結(jié)果

對(duì)加固結(jié)果的驗(yàn)算基于北京理正深基坑 F-SPW 7.0 軟件采用增量法進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算工況為基坑開挖至首層支撐的拆換撐完成。驗(yàn)算內(nèi)容包括整體穩(wěn)定性、抗傾覆性、抗隆起穩(wěn)定性、嵌固深度驗(yàn)算、錨索抗拔力驗(yàn)算、支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移驗(yàn)算。對(duì)以下計(jì)算參數(shù)進(jìn)行設(shè)定：

（1）基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù) 1.1。

（2）基坑設(shè)計(jì)安全使用期 12 個(gè)月。

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算荷載：北側(cè)坡頂附加荷載設(shè)計(jì)值為 10 kPa；南大堤側(cè)坡頂荷載按 20 kPa，現(xiàn)狀房屋荷載按每層15 kPa。計(jì)算結(jié)果如表 1 所示，可以發(fā)現(xiàn)加固設(shè)計(jì)后的計(jì)算結(jié)果滿足要求。

表1 內(nèi)支撐計(jì)算結(jié)果匯總表

（續(xù)表）

4 結(jié) 語

（1）基于汊河船閘搶險(xiǎn)加固工程，首次將裝配式鋼支撐用于水運(yùn)行業(yè)，采用裝配式鋼支撐進(jìn)行加固并和原灌注樁支護(hù)形成完整的支護(hù)體系。

（2）在施工時(shí)，閘首、閘室段分兩次施工，內(nèi)支撐可重復(fù)利用一次且鋼支撐構(gòu)件主受力構(gòu)件采用拼裝連接，可同時(shí)節(jié)約造價(jià)和工期。

（3）加固結(jié)果的驗(yàn)算基于北京理正深基坑 F-SPW 7.0 軟件采用增量法進(jìn)行計(jì)算，各項(xiàng)驗(yàn)算參數(shù)均滿足要求。