陆地建桥承台深基坑围堰设计验算与专项施工

2022-03-04李欢

建材世界 2022年1期

李欢

(中铁十六局集团第二工程有限公司，天津 300162)

雁鸣湖大桥修建位置现状为陆地，采用先修建大桥，后开挖景观湖——雁鸣湖的施工方式。雁鸣湖大桥主桥桥式为组合钢箱梁，跨径为25 m+80 m+35 m的独塔双索面无背索混合塔斜拉桥，引桥桩柱式桥墩，桩接盖梁轻型桥台，拼装小箱梁；雁鸣湖大桥孔数、孔径为3×25+3×25+(25+80+35)+3×25+2×(4×25)+3×25，桥梁全长646 m，桥梁宽度分别为38.5 m、24 m；雁鸣湖大桥8#-1-2承台尺寸为15 m×11 m×4 m，原地面标高为27.2 m，承台设计底标高为19.63 m，基坑开挖深度达8.1 m，属于深基坑施工，采用拉森FSP-Ⅳ型热轧钢板桩围堰。该文重点介绍桥梁承台深基坑钢板桩围堰的设计验算与专项施工。

1 钢板桩的选用

承台基坑开挖深度8.1 m，采用钢板桩支护的方式施工。钢板桩采用拉森FSP-Ⅳ型热轧钢板桩，材质Q235，截面尺寸400 mm×170 mm，钢板桩单根长度为15 m。防护钢板桩桩顶以下1.4 m及3.4 m处各设置一层围檩，采用双拼I40a型钢，内撑杆采用φ 400×10 mm 钢管。

2 工程地质

该场地属淮北河流冲积平原地貌，地势平坦、开阔，微地貌应为一级阶地，第四系覆盖层厚度>50.00 m。濉溪县地处安徽淮北平原区西南部，地势平坦开阔，地势从西北向东南倾斜，属黄淮冲击平原区，水系较发达，河网密布。

3 计算依据

采用《国家行业标准—建筑基坑支护技术规程JGJ120—2012》进行设计计算，并且整体稳定验算采用总应力法。

4 基坑概况

1)土层参数见表1。

表1 土层参数表

2)挡墙类型：钢板桩；嵌入深度：6.7 m；钢材牌号：Q235；截面高度：0.34 m；截面面积：193.98 cm2；截面惯性矩：30 880 cm4；剪切修正系数：2；桩间距：0.8 m；被动区计算宽度：0.8 m。

5 钢板桩计算

5.1 整体稳定验算

整体稳定性验算见图1～图3。

1)挖深1.7m处(图1):圆心(-0.37,-2.46),半径17.28m,滑动力308.5kN/m,抗滑力3247.9kN/m。K=3247.9308.5=10.53满足。2)挖深3.7m处(图2):圆心(-0.93,-1.29),半径16.14m,滑动力589.8kN/m,抗滑力2779.8kN/m。K=2779.8589.8=4.71满足。3)挖深8.1m处(图3):圆心(-2.3,0),半径15.03m,滑动力1054.4kN/m,抗滑力2092.2kN/m。K=2092.21054.4=1.98满足。

5.2 抗倾覆验算

抗倾覆验算见图4～图6。

1)挖深1.7m处(图4):挖深H=1.7m时,K应达到1.2。K=4354.2×4.812703.1×4.306=6.92满足。2)挖深3.7m处(图5):挖深H=3.7m时,K应达到1.2。K=3063.4×9.675711.6×9.206=4.52满足。3)挖深8.1m处(图6):挖深H=8.1m时,K应达到1.2。K=1205.4×9.158711.6×7.206=2.15满足。

5.3 钢材强度验算

6 围堰施工工艺

6.1 钢板桩支护开挖承台基坑施工流程

1)降水井施工；2)钢板桩位置测量放线；3)插打钢板桩至合拢；4)开挖基坑土方至围檩以下50 cm处；5)在钢板桩上焊接牛腿，安装围檩、内支撑；6)基坑内土方采用分层开挖，每层的开挖深度控制在2 m以内；7)对基坑进行监测；8)承台施工；9)基坑土方回填；10)拆除内支撑、围檩，拔出钢板桩。

6.2 承台基坑的施工方法

6.2.1 钢板桩的插打

1)钢板桩插打施工

钢板桩应先插打定位角桩，再插打其余中桩。定位角桩插打后，在桩上焊接一道内支撑，作为钢板桩导向架[1]，并设置工字钢外导向架。

2)钢板桩合拢

钢板桩合拢是钢板桩围堰施工成败的关键。钢板桩合拢位置两侧各剩下几组时，即应考虑合拢情况，测量合拢段两端的钢板桩的倾斜度、桩顶的平面位置偏差、桩顶高程偏差。

6.2.2 围檩和钢支撑安装

钢板桩插打施工完成后，开挖基坑内土方至围檩底面以下50 cm 处，安装围檩及内角撑[2]。围檩及内角撑在实际安装前应在地面进行试拼装，以保证围檩及内角撑的安装精度。

6.2.3 承台基坑开挖

1)钢板桩防护施工完毕后，挖掘机分层开挖，自卸车往外运输。基坑开挖过程中需掌握“五个要点”遵循“四个原则”，即“分层、分步、对称、平衡、限时”[3]、“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”[4]。

2)承台基坑分层进行开挖，自卸车配合挖机，随挖随装随运，弃至弃土场，每层开挖深度控制在2 m以内。待开挖到承台垫层设计底标高以上15 cm时，改为人工开挖整平。

3)掏挖桩间土时，由人工配合挖机进行施工，并由专人指挥机械进行操作，以免碰伤桩基。

4)清底：在土方挖掘到位后，在距坡脚50 cm处，抄出水平线，设置水平控制桩，同时由两端水平控制桩拉通线(用小线或铅丝)，检查坑底标高，标高欠挖处进行修整，最后清除槽底土方。

5)基坑底面按承台基础设计尺寸各边扩大不小于100 cm；并满足基坑周边设置的排水沟与集水井的需要。当承台基坑开挖过程中有地下水渗出时，坑底设置300 mm宽300 mm深的排水沟和400 mm×400 mm×500 mm的集水井。在集水井内设置污水泵抽排至地面排水沟中。

6.2.4 基坑钢板桩拔除

采用钢板桩支护开挖的承台基坑，回填至低于内支撑20 cm时，拆除内支撑和围檩。先用钢丝绳绑扎固定内撑围檩，再用气割解除内角撑、围檩和钢板桩的细部连接，并逐步吊出内撑和围檩。割除内支撑的细部连接前，检查钢丝绳绑扎钢管的可靠性，避免内撑杆件脱落对作业人员造成伤害。承台基坑回填至原地面标高后，使用DZ90振动锤逐根拔除钢板桩。钢板桩完全拔除后，用平板车运输至平整的场地上堆放。