深基坑支护技术船坞建设中的应用

2010-08-15沈金华

科技传播 2010年14期

关键词：船坞造船滑动

沈金华

中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200063

深基坑支护技术船坞建设中的应用

沈金华

中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200063

本文结合实际的水利工程项目，研究了深基坑支护技术船坞建设中的应用。在指出深基坑支护方案的分类基础上，研究了支护方案的选择并且对深基坑稳定分析方法进行了探索。

深基坑支护；船坞建设；深基坑稳定分析

深基坑支护技术是由于建筑物放在较深的地下空间，基坑需要开挖，但基坑平面以外没有足够的空间供放坡之用或此空间内存在邻近建筑物、地下管线、运输道路等不允许放坡而只能采用支护结构保护下进行垂直开挖的设计方法和施工技术。

本文结合笔者参与的位于上海市的中船长兴造船基地一期工程民船造船区1、2号船坞工程，简要分析深基坑支护技术船坞基地建设中的应用。

1 工程简介

为实现成为世界第一造船大国及中船集团成为世界第一大造船集团的宏伟目标，借上海市即将召开2010年世博会的契机，中国船舶工业集团公司（CSSC）将在位于上海市长江口长兴岛的南岸规划建造世界最大的造船基地。

造船基地一期工程将主要用于江南造船（集团）有限责任公司的搬迁。其中规划民品至2015年实现年造船能力450万载重吨，工程主要围绕4座大型造船坞展开，其中1、2号坞并列布置，位于工程区内的上游，3、4号坞并列布置，位于工程区内的下游，距1、2号坞约2km。按照总体建设计划，1、2号船坞区为工程的1号线，1、2号造船坞及其配套工程，包括1、2号坞主体结构、水泵房、船坞围堰、吊车道以及船坞区的变电站等。

本工程的二座船坞均为软土地基上的特大型造船坞，船坞主体采用设排水减压的轻型分离式结构；坞口主体为桩基上的现浇整体“U”型钢筋砼结构；水泵房为桩基上的地下箱型基础结构。坞口施工不设大围堰，采用钢板桩水上基坑围护的施工方案。

2 深基坑支护技术船坞建设中的应用

2.1 深基坑支护方案选择

基坑开挖的施工工艺一般有两种: 放坡开挖(无支护开挖)和在支护结构保护下开挖(有支护开挖)。前者既简单又经济，在空旷地区或周围环境允许时能保证边坡稳定的条件，应优先选用。

深基坑采用何种支护型式，一方面要深刻认识上述支护型式的特点，包括其合理性、优点和缺点；另一方面要根据工程周围环境、主体工程地下结构型式、工程地质和水文地质情况，本着经济合理、安全可靠的原则进行选择。

2.1.1 基础资料收集

为了选择合适的支护结构和合理地组织施工，需要对影响基坑支护结构设计和施工的基础资料，全面地进行收集，并加以深入了解和分析。主要是收集3方面的资料：工程地质和水文地质资料;场地周围环境及地下管线状况;地下结构设计资料。

2.1.2 支护方案的选择

收集资料完成后，就根据各种支护结构的特点选择支护方案。一般初选两个以上方案进行费用估算，从技术经济角度综合考虑，最终选定安全可靠、经济合理的支护形式。由于深基坑施工的特殊性，施工过程中存在大量的不可预见因素，这些因素都从不同的角度对基坑的施工设计提出较高的要求，从而增加基坑工程的施工措施，影响基坑工程的费用，因此选择支护形式时应综合考虑以下几个方面：

第一，基坑工程的设计施工首先要求确保安全，方便施工，同时尽可能降低工程费用。基坑支护是基础施工中一项临时措施，不是永久性设施，因此设计的安全度不同于永久工程。但另一方面，深基坑施工和土方开挖，其难度和风险都很大，如无足够的安全保证，其后果较为复杂和严重。

第二，基坑支护是为基础施工服务的，因此在满足安全原则下，又要强调尽量方便土方开挖和地下室工程施工，使综合施工费用最低。要解决好这个问题，关键是选择好支护方案，设计前应进行多方案比较，在安全和现场条件允许下，仅可能采用自立式支护、拉锚式支护、水平拱圈支护、锚杆支护或以上支护与内支撑结合等方案，避免采用井格式支撑等密布复杂的支撑形式。

2.2 基坑支护的设计与施工内容

基坑支护设计中首要任务就是选择合适支护型式，然后进行支护结构的计算分析，根据计算分析进行支护结构的设计，包括结构截面、支撑或锚杆尺寸、入土深度等。

2.2.1 整体稳定性分析

采用圆弧滑动法验算支护结构和地基的整体抗滑动稳定性时，应注意支护结构一般有内支撑或外锚拉结构，墙面垂直的特点，不同于边坡稳定验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在挡墙上方，靠坑内侧附近，通过试算确定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑内支撑作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此，对支护结构，只设一道支撑时，需验算整体滑动，对设置多道内支撑时可不作验算。