复杂条件下的深基坑开挖支护方案

来源:用户上传      作者:

　　摘 要:河北省曹妃甸工业区一号路跨纳潮河大桥地处渤海湾西岸沿海滩涂上，本文介绍了在沿海地区复杂条件下的承台深基坑开挖支护方案，旨在为类似工程提供借鉴。
　　关键词:钢管桩 深基坑 支护方案
　　
　　一、概述
　　河北省曹妃甸地处唐山南部的渤海湾西岸，位于天津港和京唐港之间，北距唐山市70km，距北京市230km，东距京唐港61km，西距天津120km。曹妃甸工业区一号路跨纳潮河大桥工程位于连接陆域与岛屿工业区的一号路上。
　　大桥北起一号路K3+300，南至K5+000，由桥梁和引线工程组成，工程范围全长1700m，其中桥梁长1297m，引线路基403m，主桥为部分斜拉桥(跨径80+128+80)m，引桥采用预应力混凝土连续箱梁，桥面总宽度38.5m，批复概算投资4.3亿元人民币。
　　纳潮河大桥桥址所处的一号路是在沿海滩涂上建成的一条交通要道，由抛填大片石形成路基，在其上施作路面，形成的道路结构总厚度达7.2～8.0m。因规划纳潮河，需在已运营的道路上修建跨纳潮河大桥，大桥完工后，将现有道路挖除，并深挖形成一条宽1000m,深15m的纳潮河。
　　考虑到大桥所受到的冰压力较大，位于规划纳潮河河床中的6#～29#墩的群桩承台基坑深度达8.4～11.3m，基坑开挖需穿越上部松散的人工抛填大片石层和下部粉细砂层,桥址处两侧临海，左侧紧靠正在运营的铁路线，因此同时具有以下不利因素：
　　1.开挖深度大.
　　2.变形控制要求高.
　　3.基坑断面尺寸大.
　　4.止水困难.
　　5.易产生流砂、涌砂.
　　6.水头差大.
　　7.基坑支护结构需拆除.
　　8.支护结构施工困难.
　　针对以上特点，参与本项目建设的代建、监理、设计、施工各方在现场实际调查、试验、分析的基础上，本着可行、安全和经济的原则，经过多次研究、讨论，形成以冲击成孔、钢管桩支护、高压旋喷桩止水、水下混凝土封底、型钢支撑加固为主体的钢性支撑、垂直开挖方案，在对强度、钢度等主要控制指标验算的基础上，通过专家审查论证，得以实施。
　　二、地质概况
　　（一）现场工程地质照片
　　（二）现场地质
　　地层依次为：表层0～1.5m路面结构层，1.5～8.0m人工抛填大片石路基层；以下为粉细砂层与亚粘土交替分布。
　　三、基坑支护方案
　　（一）基坑支护确定原则
　　1、以详勘地质资料为依据，制定符合施工现场的支护体系。
　　2、支护结构要有足够的强度和刚度，能确保施工现场安全和铁路运营安全。
　　3、支护体系能有效解决地下水问题及流砂、涌砂问题。
　　4、支护方案不仅要考虑基坑施工方便，还应尽量减少对上部梁体施工的影响。
　　5、支护方案应易于拆除、尽量增加周转利用次数，并力求经济、简单、易行。
　　（二）基坑支护方案选择（以开挖深度最大的主桥墩为例）
　　17#、18#主桥墩承台：基坑最大开挖深度11.3m，左侧承台边缘至铁路线路基坡脚最小距离3.5m，基坑支护结构平面尺寸达30.2×30.2m。
　　基坑开挖支护方案确定为：内层以φ0.8m钢管桩作支护结构；外层以φ0.5m高压旋喷桩作止水帷幕；水下混凝土封底即起底支撑，又兼有基底止水防止涌砂作用；内设中、上二道型钢支撑加固，钢管桩内侧围檩采用500×300mmH型钢，内支撑采用φ400×16mm的Q235A钢管，角支撑采用2[40b的Q235A槽钢，竖向立柱支撑采用φ200×10mm的Q235A钢管。钢管桩安装就位后，内填沙土并水夯密实。由于地下片块石层的存在，钢管桩及旋喷桩的实施需做引孔，钢管桩孔上部采用冲击钻成孔，冲孔深度12米；高压旋喷桩上部采用φ100mm地质钻成孔，钻孔深度8米。
　　（三）基坑施工步骤
　　基坑土方开挖按“先支撑后开挖，分层支撑分层开挖”的原则进行，基坑开挖步骤如下：
　　1.在基坑范围内，清除路面结构层和部分人工填土层。
　　2.基坑周围冲击钻机成孔，穿透人工填筑片块石层，无影响插管的片块石后，终止钻孔，插打钢管桩。
　　3.沿钢管桩周边先地质钻引孔后施工高压旋喷桩。
　　4.自上而下清除基坑土石，逐层设置水平横撑及角支撑。
　　5.封底混凝土施工。
　　6.基坑抽水排於。
　　7.承台施工。
　　8.基坑回填，逐层拆除水平横撑及角支撑。
　　9.拔除钢管桩。
　　10.清理场地。
　　（四）支护方案优缺点
　　1、钢管桩支护优点
　　1)、具有足够的强度、刚度，能确保基坑施工和铁路线运营安全。
　　2)、施工简单、方便、迅速，缩短基坑施工工期。
　　3)、能重复利用，有效降低施工成本。
　　4)、后期可根据施工进度安排，逐步拔出钢管，对纳潮河河道开挖无影响。
　　5）、钢管桩支护刚度较大，基坑较深时可采用较少支撑。
　　2、钢管桩支护缺点
　　1）、相对于钢板桩支护，钢管桩支护须设置旋喷桩止水帷幕，以解决地下水问题。
　　2）、受地质条件影响，须先行冲击成孔穿透上部片块石层后方能打桩，成本较高。
　　四、基坑开挖监测
　　（一）支护桩水平位移监测
　　基坑水平位移观测点设置在基坑顶横梁上，每边设置2个测点。水平位移观测点在布设初始建立初读数，在基坑开挖当日起实施监测，每天监测2次，并建立观测记录。
　　（二）周围建筑、环境监测
　　1、坑外地表水平位移和地表沉降观测
　　在承台基坑四周距基坑1-2米处各布置一个沉降、位移观测点，观测点顶部刻“+”字标志，并埋设穿入路基面，测点须做好保护，避免外力产生人为沉降。坑外水平位移和地表沉降观测点在布设初始建立初读数，在基坑开挖当日起实施监测，每天监测2次，并建立观测记录。
　　2、铁路线沉降、位移观测
　　承台基坑开挖紧靠铁路线，基坑开挖势必会对铁路线造成影响。承台开挖前，在铁路线路基坡脚处设置3个位移、沉降观测点。
　　（三）测量仪器及方法
　　水平位移测量选用精度2″级的全站仪进行监测；沉降观测采用水准测量精密水准仪，按二等水准要求进行测量。
　　所有观测点均在基坑开挖前设置，并记录初读数。进行监测的控制点必须经常进行复核。
　　（四）监控预警指标
　　1、支护结构的最大水平位移已接近或超过设计值，或水平位移速率已连续三日大于3mm/d。
　　2、周围不均匀沉降已大于地基基础设计规范规定的允许值。
　　五、安全生产保证措施
　　1、施工时，现场各岗位管理人员必须在现场，尤其是安全员随时巡视，做好一切应急措施，及时发现隐患，避免事故的发生。
　　2、基坑开挖后在距离基坑边0.6m周围用φ50钢管设置防护栏杆，立杆间距3m，高出自然地坪1.20m，埋深0.80m，在立杆的上、下端及中间位置各加一道水平杆，外面用密目网封闭，且用警示牌示警，夜间做好安全值班工作。
　　3、开挖中，出现基坑顶部地面裂缝、坑壁坍塌或涌水、涌沙时，必须立即停止施工，人员撤离危险区，待采取措施确认安全后，方可恢复施工。
　　4、基坑开挖与支撑、支护交叉进行时，严禁开挖作业碰撞、破坏基坑的支护结构。
　　5、使用挖掘机的施工现场附近有电力架空线时，应设专人监护。
　　6、在基坑外堆土时，堆土应距基坑边缘1m以外，堆土高度不得超过1.5m。
　　7、人工清基应在挖掘机停止运转，且挖掘机指挥人员同意后进行，严禁在机械回转范围内作业。
　　8、基坑内应设安全梯或土坡道等攀登设施。
　　9、高压旋喷桩施工时，预埋注浆钢花管，止水失效时及时注浆止水。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-364323.htm