跨津秦客专特大桥深基坑支护设计与施工技术研究

王任伟

（中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300350）

跨津秦客专特大桥深基坑支护设计与施工技术研究

王任伟

（中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300350）

以新建铁路京津城际延伸线天津至于家堡工程跨津秦客专特大桥384#墩施工为例，对该墩基坑施工钢板桩围堰及支护工程的施工方案进行了详细的阐述，并通过数值计算软件对基坑支护等结构进行了检算，结合施工现场的实际施工情况，说明该深基坑施工方案满足施工现场的要求，该计算成果满足施工安全、稳定的要求。

深基坑 钢板桩 数值计算

1 工程概况

新建铁路京津城际延伸线天津至于家堡工程跨津秦客专特大桥384#墩位于东丽区军粮城镇东减河中，墩中心里程：CJDK28+704.31。东减河河道宽约32m，河水深约3m，水面标高约为-0.30m，（大沽高程为+1.34m）。河道中有道电力电缆穿越，埋深约1.45m。

图1 深基坑钢板桩围堰现场照片

跨津秦客专特大桥384#墩基础为10根桩径为1.25m的钻孔灌注桩，承台底标高为-7.65m，桩基穿过土层主要为黏土、淤泥之粉质黏土、黏土、粉砂、粉土，承台设计尺寸为12.5*8.1*2.5m，加台设计尺寸为8.2*4.6*1.5m。承台及加台采取C40高性能混凝土。墩身下部（指承台顶至常水位以上1m范围）混凝土强度等级提高到C50，墩身上部混凝土强度等级为C35，顶帽托盘采用C35钢筋混凝土，垫石采用C40钢筋混凝土，施工现场深基坑如图1所示。

2 施工方案

2.1 总体施工方案

河道中施工以栈桥作为施工通道，钻孔桩施工平台采用5排18m长Φ300钢管桩，每排4根。施工平台钢管桩基础尺寸为8.6m*13m，承台外边线外扩25cm为钢管桩中心线，管桩顺桥向间距依次为2.85m，2.9m，2.85m，横桥向间距为3.1m，3.4m，3.4m，3.1m。钢板桩围堰围护进行桩基、承台、墩身施工作业。钢板桩内边线为承台边线外扩1m。钢管桩顶标高均为+0.615m，钢板桩顶标高为+0.40m，施工平台顶面与栈桥桥面平齐，栈桥施工完成后，施工桩基操作平台并插打拉森式止水钢板桩围堰，施工现场钢板桩围堰布置如图2所示。钻机就位钻孔。钻孔桩施工完成后，基坑开挖采用挖掘机挖土至承台底标高，预留30cm人工清底，浇注30cm厚基底混凝土垫层，破除桩头桩基检测合格后，绑扎承台钢筋，支立模板，浇注承台混凝土，然后进行墩身施工。

2.2 钢板桩围堰施工

钢板桩采用拉森式止水钢板桩，单根桩长15m，基坑开挖后，插入土层约7.5m。插打采用单层腰梁打桩法施工，在腰梁上用红漆划分桩位，以便在插打过程中逐组核对尺寸，为使搬运和插打过程中不致弄错钢板桩的顺序，根据锁口套插情况，将钢板桩编为甲、乙两种，并用红漆标示；提前检查准备，配套成龙，以供使用。

准备工作完成后，将组拼好的钢板桩运至指定位置，用汽车吊起吊、下插，然后用SANY360型震动打桩机，锤击沉入。

钢板桩插打作业步骤如下：

①钢板桩锁口内涂黄油。桩顶系千斤绳一根，滑车组一付。桩的下端系风缆二根。

②安绑主副吊点千斤。其中副吊点（下端吊点）未焊吊环，用钢丝绳捆扎时，垫以木块，以防滑移和受力后吊点处锁口变形。

③用汽车吊起吊。当提升到一定高度时，放松副吊点，使钢板桩接近垂直状态，并利用风缆控制正反方向。

④钢板桩就位下插。第一组钢板桩系沿导向架腰梁下插，是整个围堰钢板桩的基准，要反复挂线检查，使其方向垂直位置准确。其余各桩组，则以已插桩组为准，对好锁口后，利用自重下插。当自重不能迫使其下插时，可利用滑车组，进行加压。

⑤解除夹弧板。当钢板桩下插到接近夹弧板位置时，及时解除夹弧板，然后继续下插，直到沉入到位。

⑥吊车松钩，并拆除原悬挂在桩顶上的滑车组及千斤绳等。

⑦安设沉桩锤，并进行锤击或震动，使钢板桩下沉到预定标高位置。

⑧将已插好的钢板桩，点焊固定于腰梁上。

⑨按上述步骤逐组下插钢板桩，直至完成。

已插下的钢板桩，对垂直于腰梁的倾斜度，或插桩前进方向的倾斜度小于5‰；插入桩位的钢板桩须紧靠腰梁，如不能紧靠时，其间隙控制小于20mm；每组钢板桩按编号插入正确的桩位，每组偏差小于±15mm。

钢板桩插打需专人指挥，保证钢板桩垂直。必须保证钢板桩相互咬合紧密，支护牢固、不透水。

3 深基坑支护设计计算

3.1 设计参数

基坑设计主要参数如表1所示，计算图示如图3所示。

表1 基坑设计参数表

图3 支护结构计算图示（单位：m）

土层参数信息如表2所示。

设计计算土层总共有4层，土体内测水位深度为9.5m，外侧水位深度取0.5m，采用m法进行计算。

表2 土体参数表

3.2 施工各工况计算

根据现场实际情况将施工分为7个工况，限于篇幅，本文仅列出工况一和工况七的计算结果，如图4、图5所示。

图4 工况一基坑开挖1.3m深

图5 工况七基坑开挖9m深

3.3 整体稳定验算

稳定性计算简图如图6所示，计算结果为软件直接结果。

稳定性计算时采用瑞典条分法，应力状态为总应力法，条分法中的土条宽度取0.40m。

滑裂面数据为：整体稳定安全系数 Ks = 2.012 满足要求。

圆弧半径(m) R = 19.235；圆心坐标X(m) X = -2.811；圆心坐标Y(m) Y = 9.965。

4 结语

本文以新建铁路京津城际延伸线天津至于家堡工程跨津秦客专特大桥384#墩施工为例，对该墩基坑施工钢板桩围堰及支护工程的施工方案进行了详细的阐述，并通过数值计算软件对基坑支护等结构进行了检算，说明该深基坑施工方案满足施工现场的要求，可以作为深基坑支护临时结构设计计算的参考，对类似的施工临时结构设计有很好的借鉴价值。

图6 整体稳定性验算简图（单位：m）

[1]满洪高,李君君等.桥梁施工临时结构工程技术[M].北京:人民交通出版社,2012

[2]景兆德.京沪高速铁路济南黄河大桥钢板桩围堰设计与施工技术[J].铁道标准设计,2010(4)

[3]张骏. 桥梁深水基础钢板桩围堰受力分析与应用[J].桥梁建设,2012,(05)

Research on the Construction Technology and the Design of Deep Foundation Ditch Support of the Super Large Bridge across Jin-Qin Passenger Railway Line

WANG Ren-wei

（No.4 Engineering Company of China Railway 18th Bureau Group Co., Ltd Tianjin 300350）

Taking as an example the construction of No. 384 bridge pier on the super large bridge across Jin-Qin passenger railway line on the Tianjin-Yujiabu construction section of the extension line of newly-built Jing-Jin Intercity Line, this paper illustrates in details the construction scheme of the steel plate pile cofferdam and supporting engineering of the pier’s foundation ditch, and makes calculations with the numerical calculation software on the foundation ditch support structure, and states that the construction scheme meets the requirements of the construction workplace and the calculation results meet the requirements of the construction to be safe and stable according to the actual construction of the site.

deep foundation ditch steel sheet pile numerical calculation

A

1673-1816(2017)02-0014-06

2016-06-29

王任伟（1982-），男，吉林省松原市人，工程师，本科，研究方问土木工程技术与工程管理。