深基坑技术总结工法

1.工程概况

1.1.工程简况

纳潮河特大桥起讫里程为DK3+031.6～DK4+862.1，孔跨布置为18-32m+（13+20+13）m+11-32m+45m预应力混凝土梁+128m系杆拱+45m+11-32m+（13+20+13）m+6-32m预应力混凝土梁，全长1830.5m。纳潮河特大桥为双线直线桥，既有迁曹铁路为右线，预留左线，线间距为4米。

纳潮河特大桥深基坑共有12个，其桥墩承台尺寸有8×13.1×3.8m、9.3×12.5×4.15m两种形式，承台基坑开挖深度11.3～12.4m不等。承台基坑开挖位于既有线曹铁路预留线路基之上，东侧为防浪墙及6米宽特大桥施工便道，西侧为铁路施工过渡便线，承台东西两侧边缘距离铁路施工过渡便线及防浪墙距离较近，承台东侧边缘距防浪墙最大距离8米，最小距离4.5米，承台西侧边缘距施工过渡便线最大距离9.7米，最小距离6.2米，纳潮河特大桥桥右线距西侧铁路施工过渡便线近，两线中心距只为12.9m；因此承台基坑不能采用放坡开挖的方式进行施工，必须采用垂直开挖法施工，除128m系杆拱两桥墩承台基坑便线侧采用24米D梁对铁路过渡便线进行防护外，其余基坑开挖时均采用插打拉森钢板桩的支护方式。开挖支护的稳定对铁路施工过渡便线列车行驶及特大桥施工便道的设备进出场、土方、材料运输、混凝土施工均有较大影响。

1.2.自然条件

1.2.1.地质情况

本区地层以海相、海陆交互相沉积层为主，岩性主要有黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、细砂组成，按地层的沉积年代，成因类型、沉积韵律及工程特性等划分工程地质层组，其代号按时代从新到老，地层从上到下顺序排列共分7各大层。

纳潮河特大桥承台基坑开挖土层分布如下表所示：

场地岩土工程地质特征表

1.2.2.水文地质情况

地表水为海水，水深2～3米。地下水为潜水，地下水位埋深3.5～4m，含水层主要为粉细砂层。20m以上的含水层补给来源为海水补给，途径短，水量丰富；下部粉细砂由于黏性土的隔水层作用，水量相对较小。

2.施工工艺及施工方法

2.1.施工方案

深基坑承台基坑采用垂直开挖法施工，土方开挖时，承台基坑采用2层矩形支护结构。深基坑围梁由三扣型号为40c工字钢组成；斜撑和连接撑由双扣型号为200H型钢组成。

深基坑承台基坑施工地点位于海域，地下水为潜水，且水量较为丰富，所以承台基坑开挖采用插打18米长拉森-Ⅳ型止水钢板桩进行支护，使止水钢板桩沿承台四周形成封闭的支护结构。

2.2.施工工艺

2.3.施工方法

基坑范围内土层降低2m，平整场地

插打拉森钢板桩

开挖砂土至第一层围梁处

焊接第一层围梁支护结构

开挖砂土至第二层围梁处

焊接第二层围梁支护结构

高压射水抽砂

清底、浇注垫层

深基坑开挖支护施工工艺流程

2.3.1基坑支护方案及力学检算

（1）基坑支护方案

纳潮河特大桥深基坑承台基坑采用垂直开挖法施工。承台基坑沿承台设计平面尺寸各放宽1.5米。采用18米长的拉森-Ⅳ型止水钢板桩组

成闭合的基坑支护结构。

承台基坑采用2层矩形支护结构。深基坑围梁由三扣型号为40c工字钢组成；斜撑和连接撑由双扣型号为200H型钢组成。为保证既有线行车安全，防止路基土方坍塌，靠近线路侧（承台西侧）钢板桩桩顶高程提高1米。如下图所示。

深基坑支撑平面示意图

2-2

图4 深基坑开挖支护剖面图

深基坑技术总结工法

- 6 - / 19

（2）力学验算

①已知条件：（以最深的39号基坑为例）

地面高程：3.1m，开挖底面高程：-6.93m；

开挖深度：10m；

土的容重加权平均值γ：19KN/m3；

内摩擦角加权平均值Ф：22°；

均布荷载q：10.0KN/m2；

黏聚力c：=24kpa；

基坑开挖长a=15.5m 基坑开挖宽b=10.4m；

②外力计算：

作用于板桩上的土压力强度及压力分布图见图1所示：

ka=tg2(45°-φ/2)=tg2(45-22.0/2)=0.455

kp=tg2(45°+φ/2)=tg2(45+22.0/2)=2.198

板桩外侧均布荷载换算填土高度h q，h q=q/r=10.0/19=0.526m 钢板桩长18米，入土深度设为8.0米：

主动土压力E a

E a=【0.526+（9.5+8.5）/2】×（9.5+8.5）×19×0.455=1482.4KN/m2

被动土压力E p

E p=（19×8.52×2.198）/2=1508.7KN/m2

E p＞E a满足要求

钢板桩埋入深度为8米，为安全起见，埋深为1.2×8米=9.6米。

③基坑底的隆起验算

在软土中开挖较深的基坑，当钢板桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，常会发生坑壁流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象。为避免这种现象的发生，施工前，须对地基进行稳定性验算，验算如下：

K=（2×3.14×c）/（q+γh）=（2×3.14×24）/（10+19×9.5）=0.79 式中K-抗隆起安全系数；

γ-土的容重加权平均值

Ф-内摩擦角加权平均值

q-均布荷载

c-黏聚力=24kpa；

④基坑底的管涌验算

t=【Kh′γw-γ′h′】/2γ′

=【1.5×(9.5-1)×10-(19-10)×(9.5-1)】/2×(19-10) =2.83<8.5m（钢板桩入土深度）

故不会发生管涌现象。

式中：t-板桩的入土深度;

K-抗管涌安全系数，取1.5;

h′-地下水位至坑底的距离，地下水位距地面1米; γw-地下水重度，γw=10kn/m3 ;