松江区广富林路油墩港特大桥工程主墩保护铁塔围护方案探讨

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摘 要：上海地区基坑工程面临的地基条件以及周边环境日趋复杂，施工过程中地基所受到的影响因素也呈现出增多的趋势，这些问题的存在使得基坑的施工单位在开展工作时，必须加强对于基坑围护工作的重视。本文主要是以某座特大桥承台基础开挖基坑围护施工为中心，通过分析基坑稳定性的因素，探讨了围护工程的设计以及施工方法。

关键词：特大桥；高压铁塔；围护；拉森钢板桩；抗倾覆；抗隆起；M法

Abstract: Facing the foundation pit in Shanghai foundation conditions and the surrounding environment more complex, factors which affect the foundation construction process also showed increasing trend, the existence of these problems makes the construction unit of foundation pit in the work, we must strengthen the work of great importance for foundation pit retaining structure. This paper is mainly by the foundation of a bridge foundation pit excavation enclosure construction as the center, through factor analysis, the stability of foundation pit support project, discusses the design and construction method.

Keywords: bridge; towers; enclosure; Larsen steel sheet pile; overturning; uplift; M method

中图分类号：U445.4 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

一、围护方案起因

松江区广富林路油墩港特大桥主桥全长670米，主跨上部结构采用三跨变截面预应力钢筋混凝土连续箱梁结构，主跨一跨过河，跨径为60m+100m+60m=220m，施工工艺采用挂篮施工，单幅箱梁顶面宽16.8米，底板宽9米。桥梁河西侧P8主墩桩基采用40根φ1200mm钻孔灌注桩，桩长为65米；主墩北半幅承台边离现有的220KV高压铁塔基基础水平距离为3.5米，铁塔基础为无桩独立钢筋混凝土基础，为了确保铁塔的安全和承台基坑开挖正常施工，需采取基坑及铁塔双重围护施工。

二、围护方案介绍

1、主墩保护方案：P8墩自然土体呈上下错开梯形状，铁塔面层土体实测标高为4.20，主墩面层土体标高为2.1m，基坑底高设计标高-1.15，承台开挖深度在3.25m，铁塔面与承台底高差为5.35m，为确保铁塔基脚安全，承台四周支护采用9m槽钢钢板桩，内支撑采用四根φ609钢管水平直支撑，自上而下设置一道（承台面和钢管桩顶下0.2m），内支撑周边围檩采用H500*300型钢双拼一道。角撑采用φ609钢管短牛腿作为临时支撑，待各支撑安装并连接就位后，再与钢板桩焊接牢固。

2、铁塔围护方案：沿着铁塔边缘南北向长度19m打入12m长拉森钢板桩以及内侧打入9m长槽钢钢板桩22m。（详见图一：基坑围护平面图）

图一：基坑围护平面图

三、保护铁塔计算书

（一）拉森钢板桩支护

依据《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)，采用M法计算书。由于本围护采用闭合钢桩，其型号是拉森 Ⅳ(厚15.5)，设定截面面积A=0.0200m2，截面惯性矩I=0.00031600m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2，基坑侧壁重要性系数为1.00,为二级基坑，

经过计算的抗隆起安全系数为Kwz=3.18，达到规范规定安全系数2.00,合格!

按滑弧稳定验算抗隆起=13.50，达到规范规定安全系数2.00,合格!

3、按经验公式计算基坑底最大隆起量=0.01(mm)

4、经过计算的抗倾覆安全系数为:1.41，达到规范规定安全系数1.10,合格!

5、计算的渗流稳定安全系数为：k=2.00，达到规范规定安全系数1.50,合格!

6、采用m法计算内力及位移:

计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。全部工况下的最大内力位移如下：

最大桩(墙)顶部位移为：11.41 mm

最大桩(墙)位移为：20.44 mm

最大正弯矩为： 112.80 kN-m

最大负弯矩为： -53.60 kN-m

最大正剪力为：47.30 kN

最大负剪力为： -62.80 kN

因此：拉森钢板桩围护是安全可行的。

（二）槽钢钢板桩支护

依据《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)，采用M法计算书。采用槽钢，其型号是[28a号槽钢， 截面面积A=0.0000m2，截面惯性矩I=0.00004765m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2，基坑侧壁重要性系数为1.00,为二级基坑。

1、经过计算的抗隆起安全系数为Kwz=3.89，达到规范规定安全系数2.00,合格!

2、按滑弧稳定验算抗隆起=46.01，达到规范规定安全系数2.00,合格!

3、按经验公式计算基坑底最大隆起量=0.01(mm)

4、经过计算的抗倾覆安全系数为:2.27，达到规范规定安全系数1.10,合格!

5、计算的渗流稳定安全系数为：k=2.75，达到规范规定安全系数1.50,合格!

6、采用m法计算内力及位移:

计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。全部工况下的最大内力位移如下：

最大桩(墙)顶部位移为：63.20 mm

最大桩(墙)位移为： 1.01 mm

最大正弯矩为： 2.11 kN-m

最大负弯矩为： 1.10 kN-m

最大正剪力为：-0.20 kN

最大负剪力为： 1.10 kN

因此：槽钢钢板桩围护是安全可行的。

四、施工与监测

1、施工介绍：挖土由北向南一次挖到底（北半幅），垫层厚度增厚至25cm，砼标号提高为C50，加快施工进度，缩短基坑暴露时间，待承台浇筑完成之后，靠近铁塔承台两侧基坑空隙范围内采用C20砼浇筑（长度32.8m），以减小钢板桩拔出后土体的压缩而造成的变形。为了便于钢板桩的拔除，填前在钢板桩侧面包裹一层土工布，灌实高度控制在承台面以下10cm范围内。