复杂地质条件下深基坑开挖支护技术

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1、复杂地质条件下深基坑开挖支护技术张勇刁馨婷摘要人文路跨贾鲁河大桥为双索面无背索独塔斜拉桥，主塔承台深基坑位于贾鲁河河床内，地下水位埋深浅，基坑开挖平面尺寸大，深度大，且承台顶部塔身结构复杂，基坑无法采用常规支护方法，本文主要介绍采用拉锚支护技术在深基坑支护施工中的应用。关键词深基坑开挖支护钢板桩锚索1引言深基坑工程中的支护结构一般有两种：围护墙结合内支撑系统的被动支护形式和围护墙结合拉锚结构的主动支护形式。内支撑系统由水平支撑和竖向支承两部分组成，已被广泛应用，特别对于软土地区基坑面积大、开挖深度深的情况，其优点为：无

2、需占用基坑外侧地下空间资源、可提高整个维护体系的整体刚度，可有效控制基坑变形。拉锚支护作为一种主动支护方式，是将受拉杆件的锚固段固定在稳定土层中，利用地层本身的锚固力以维持构筑物的稳定，实现主动的加固土体，有效地控制其变形，防止坍塌的发生。目前我国国内95%以上的深基坑支护工程使用钻孔灌注桩、地下钢筋混凝土连续墙、钢筋混凝土支撑结构、钢管支撑结构等传统技术，这些传统技术造价高、施工空间狭小、施工工期长、高耗能、环境污染严重；而只有不到5%的深基坑支护工程使用SMW工法、加劲桩、拉锚支护结构等新技术，这些技术具有造价低、

3、施工空间大、施工工期短、绿色环保节能、资源重复利用等优点。本文主要介绍拉锚支护技术在深基坑支护施工中的应用，为后续工程提供借鉴。2工程概况人文路跨贾鲁河大桥位于中牟县人文路与贾鲁河相交处，桥梁全长526.0m，全宽55m，其中主桥为双索面无背索独塔斜拉桥，塔身承台（7#轴）位于贾鲁河中，基坑开挖前需进行“筑岛”施工形成承台施工平台，基坑与河道位置关系如图1。7#承台基坑开挖深度为12.66m，属于深基坑开挖。根据《建筑基坑技术规程》（JGJ120-2012）的规定和结合周围环境的特点，基坑支护结构的安全等级为一级。开挖

4、参数见表1。根据《中牟绿博园区人文路跨贾鲁河大桥桥梁工程地质勘察报告》中查表得基坑范围内各土层的物理力学性质，见表2。图17#承台基坑与河道平面布置图表1基坑开挖参数承台编号基坑顶标高m基坑底标高m基坑深度m基坑宽度m基坑长度m支护结构安全等级7#80.5m67.8412.664753一级表2各土层的物理力学性质统计表土层编号②②1③③1④土壤类型新近沉积粉砂新近沉积粉土第四系全新统粉质黏土第四系全新统粉质土第四系全新统粉砂土层厚度(m)3.150.642.321下端深度(m)3.153.757.7510.0531.0

5、5天然容重（g/cm3）1.921.912.031.9饱和容重（g/cm3）1.921.912.031.9土的压缩模量109.16.4413.0825与锚固体摩擦阻3050505560粘聚力（（kPa）水上）2718.038.13内摩擦角（°）（水上）2820.59.113.134粘聚力（kPa）（水下）kPa1.65.614.46.52.4内摩擦角（°）（水下）22.416.47.310.527.23技术方案比选承台基坑施工条件受外部环境制约多，承台基坑开挖难度大，主要表现在以下几点：（1）底部开挖平面尺寸大，长47

6、m，宽53m；（2）基坑深度大，达到12.6m，且常规拉森钢板桩长度在9m～15m之间，难以满足长度要求；（3）承台顶部塔身结构复杂，基坑内部空间无法利用。受以上问题限制，采用常规的、单一的深基坑支护方法难以满足施工要求，经研究分析，前期拟定三种方案进行比选，详见表3。表3支护方式比选表支护方式优缺点比较工期对比经济对比混凝土排桩+帷幕+锚索1）围护结构长度可控，结构安全；2）工期长；3）造价高。98天1453.6万开挖放坡+钢板桩+钢管内支撑1）选用15m钢板桩，先开挖放坡可解决钢板桩长度要求；2）需在基坑中设置内支

7、撑支承桩，对基坑内建筑物施工影响大；3）工期较长；4）造价较高。90天1328.1万开挖放坡+钢板桩+锚索1）选用15m钢板桩，先开挖放坡可解决钢板桩长度要求；2）结构简单、轻便，不受基坑内建筑物影响；3）工期短，可控；4）造价低。72天1149.3万由于承台基坑平面尺寸过大，承台顶部塔身结构复杂，若选用内部支撑，则支撑构件与承台顶部建筑物冲突，经分析论证后，工程选用开挖放坡+钢板桩+锚索的支护方法，优化施工顺序，实现边开挖、边支护，提高施工进度，降低施工成本。4施工重难点（1）场地范围内存在地质硬层，钢板桩难以打到设

8、计深度且耗时较长。（2）场地范围内为砂性土，锚索成孔难，易坍塌，且局部锚索长度方向存在障碍物，锚索长度无法保证设计强度。（3）深基坑位于河道中，场地范围内地下水受河水影响，地下水位高、水量大、地下水补充迅速，降水难度非常高。5深基坑施工方案及施工技术要点5.1基坑支护方案根据承台及张拉格室尺寸，基坑下部大小为47m×53m，采用钢