江岸特大桥深基坑施工方案

一、工程概况

江岸特大桥224—227#墩为跨越新河改河48+80+48三跨连续梁的主墩和边墩，由于新河改河后，河道聪连续梁下穿过，河道标准为二级通航标准，因此在施工该段桥梁两主墩和两边墩时，设计承台底面标高距地面标高相差大，最大达15.8米，承台施工开挖深度较大，因此，在施工承台墩身时，应采取有效措施，加强安全防护，确保施工安全、节约投资的目的。墩身开挖高度情况见下表：

承台开挖深度一览表

原地面 墩号 标高（米） 224 225 226 227

承台开挖地段地质状况：上层为粉质黏土，褐黄色，软塑，夹有铁、锰结核，厚度在7—8米，下层为淤泥质粉质黏土，褐灰色，软塑，局部夹有少量粉土，分布不均，易钻，有缩孔现象。

根据现场调查，从224—227#墩开挖均为深基坑开挖，其中施工便桥与墩位位置见“墩位位置平面布置图”。

20．200 20．400 20．680 20．350 底标高（米） 11．645 5．360 5．360 11．645 （米） 0．300 0．500 0．500 0．300 （米） 8．855 15．540 15．82 9．005 设计承台 封底厚度 开挖深度 二、总体施工方案

本地段深基坑开挖方案总体上采用明挖法施工，并采取相应的基坑支护方法对基坑进行支护，由于该地段有施工便桥一座，对基坑扩大开挖稍微有一定影响，因此在考虑施工方案时，充分考虑当地地形条件、建筑物情况，分别采用不同的施工方案进行防护，确保施工安全。

经现场对开挖深度及位置的调查，224#、227#两边墩开挖深度在9米左右，先采用挖机将地面降低一层，在4米左右，边坡采取1：1的边坡，并喷射一层20CM厚C25混凝土（在混凝土间预留流水孔，地下水可通过流水孔排到基坑内集中强排），在降低的地面上采用Z90型振动打桩锤打入直径为630MM的钢管桩对基坑进行防护，钢管桩长度为9米，间距为650MM，管口采用1排2根50工字钢约束，工字钢内侧采用32工字钢形成支撑体系，开挖和支撑见施工图。

224、225#在开挖施工前，需将既有便道进行改道后，在进行第一层放坡开挖，改道后便道应满足基坑开挖施工放坡的需要，在现场根据实际地形条件进行精确放线定位。

225#墩开挖深度为15.54米，在基坑开挖前，根据开挖施工图进行测量放线，先按照放坡要求挖出上层5米左右的土层后，再修建平台，在平台上打入直径为630MM的钢管桩对基坑进行防护，钢管桩长度为15米，间距为650MM，开挖后钢管桩采用4排2根50工字钢约束，工字钢内侧采用32工字钢形成支撑体系，开挖和支撑见施工图。

226#墩开挖深度为15.82米，在基坑开挖前，根据开挖施工图进行测量放线，先施工便桥位置的防护桩，防护桩采取直径为100CM的钢筋混凝土桩，桩长20米，桩间距1.2米，待混凝土达到强度后，其他三个面按照开挖施工图的放坡要求挖出上层5米左右的土层后，再修建平台，在平台上打入直径为630MM的钢管桩对基坑进行防护，钢管桩长度为15米，间距为650MM，开挖后钢管桩和钢筋混凝土桩采用4排2根50工字钢约束，工字钢内侧采用32工字钢形成支撑体系，开挖和支撑见施工图。

所有开挖后，边坡采用喷射C25混凝土对边坡进行防护，防止边坡跨塌，开挖到桩间部分时，桩间同样采用喷射混凝土防护，确保桩间稳定性。

在开挖过程中，为确保施工安全，必须采取足够容量的潜水泵进行强排地下水，确保基坑始终不被水浸泡，为确保地下水能够顺利汇集到积水坑强排，在基坑开挖到设计以下后，采取换填30CM碎石形成地下盲沟使地下水容易汇集，同时在碎石垫层上浇注50CM厚混凝土一层进行封底，以稳定基坑，形成可靠的地下保护层。

三、深基坑防护力学计算 （一）几个假设

1、基坑开挖后，土体存在下滑倾倒趋势，受到桩基约束，土体对抗滑桩的作用力为主动土压力，另外随着开挖的进行，地下水也对抗滑桩有一个静水压力，因此在整个力学计算中，只考虑以上两种作用力；

2、假设整个土体为均质土体；

3、在进行计算时，不考虑桩基本身的抗倾覆力，以提高安全系数，确保施工安全；

4、在进行力学计算时，要分析桩材料的抗弯性能和支撑材料结构满足受力要求，另外还要计算横撑杆件的轴向抗压性能是否满足要求。

5、假定每段土压力平均分布作用在该段上， （二）力学计算模型

见下图，根据现场调查和查询资料，土体容重r=19.8KN/m3，内摩擦角φ=13.2°,C=11KPa。

图1 压力强度示意

偏安全地将土体主动土压力和静水压力分别计算，假设水头高度为土体高度的一半，土体宽度为B。

库伦土压力系数cos2sin()sincos1cos2，其中为钢管与土

体间的外摩擦角，取/2。则：

cos213.2sin19.8sin13.2cos6.61cos6.620.94780.5871

0.98681.6359基底主动土压力强度：土H11.625H(kN/m2) 静水压力强度：水水H/25H(kN/m2) 1、225＃墩基坑支护

用ANSYS建立225＃墩基础支护整体模型如下图所示，将土压力和静水压力加在四周的面上。

图2 墩225基坑支护计算模型

计算得到支撑型钢的轴力，如下图所示。计算显示，最下面短边支撑受力最大，为215kN，斜边支撑受力最大在下面位置为170kN左右，长边支撑受力最小为50kN。

图3 墩225基坑支撑型钢的轴力图

2、226＃墩基坑支护

用ANSYS建立225＃墩基础支护整体模型如图4所示，单元类型包括SHELL单元和BEAM单元，将土压力和静水压力加在四周的面上。计算得到支撑型钢的轴力，如图5所示。计算显示，最上面短边支撑受力最大，为280kN，斜边支撑受力最大在下面位置为170kN左右，长边支撑受力最小为50kN。

图4 墩226基坑支护计算模型

图5墩226基坑支撑型钢的轴力图

3、224＃墩基坑支护

用ANSYS建立224＃墩基础支护整体模型如图6所示，单元类型包括SHELL单元和BEAM单元，将土压力和静水压力加在四周的面上。计算得到支撑型钢的轴力。计算显示，短边支撑受力最大，为6kN，斜边支撑受力最大为3kN左右。

图6 墩224基坑支护计算模型

（三）支撑材料强度及稳定计算

在取得支撑杆件的内力后，即可根据材料力学计算其强度及整体稳定性。224墩基坑的钢支护没有问题，不必计算。现在仅对225和226墩中受力最大的短边支撑和斜支撑做验算。

1、受力为280kN的短边支撑

工32a的最小回转半径为2.62cm，

2、受力为170kN的斜支撑

（四）桩材料抗弯计算