1、1人工挖孔桩围护技术在限高条件下的应用摘 要：城市交通越来越多采用下穿隧道形式，特别是市政工程牵涉到临近的建筑（构筑物）较多，明挖基坑围护同时面临着建筑物的保护，施工空间狭小，工期紧等问题，围护方案的选择尤为重要。本文结合合肥龙川路下穿徽州大道深基坑围护工程，介绍人工挖孔桩围护的施工方法，包括围护形式及技术参数、基坑围护结构计算书、钢支撑施工工艺、和基坑监测等内容，对限高条件下基坑围护工程有很强的技术指导意义，并为类似施工提供借鉴。 关键词：深基坑；人工挖孔桩围护；钢支撑；基坑监测 1 工程简介 1.1 工程概况 合肥市龙川路标由中铁十六局承建，主体工程为明挖法施工的框架隧道，工期 12 个月
2、。本工程隧道在 K4+635-K4+685 段下穿徽州大道，上有高架桥，受现状桥墩及道路两侧建筑物的影响，限高 6-7m。根据地质情况，区域内以粉质粘土为主，无地下水，机械成孔无法满足桥下施工条件，决定采用人工挖孔桩围护后进行基坑开挖。采用围护开挖的基坑里程范围为：K4+635-K4+685 段，总长 50m。 图 1 下穿徽州大道围护桩平面布置图 人工挖孔桩共计 74 根，其中 62 根桩长 20m，12 根桩长 10m，桩径1200mm，桩间距 2m。在框架隧道中墙位置施做临时立柱桩，间距 9m，共2计 7 根；临时立柱桩间设置临时型钢梁，采用 I32 热轧普通工字钢支撑。横向水平间距 3
3、m 设置一道?609cm，t=1.2cm 钢管横撑。如图 1：下穿徽州大道围护桩平面布置图。 1.2 围护桩形式 本工程主体围护结构采用 12002000 人工挖孔桩，人工挖孔桩根据地质情况确认为 20m，桩顶设 8001200mm 截面混凝土冠梁。本基坑采用明挖顺作法施工，基坑竖向设置一道支撑，支撑采用 609 的钢管支撑，横断面如图 2。 2 基坑验算 2.1 基本信息 图 3 排桩支护方案计算示意图 表 1 基本信息表 规范与规程 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012 内力计算方法 增量法 基坑等级 一级 基坑侧壁重要性系数 0 1.10 基坑深度 H（m） 10.000 嵌固
4、深度（m） 11.000 桩顶标高（m） -1.000 桩材料类型 钢筋混凝土 混凝土强度等级 C30 桩截面类型 圆形 3桩直径（m） 1.200 桩间距（m） 2.000 有无冠梁 有 冠梁宽度（m） 1.200 冠梁高度（m） 0.800 水平侧向刚度（MN/m） 0.001 放坡级数 1 超载个数 2 支护结构上的水平集中力 0 土层数 3 坑内加固土 否 内侧降水最终深度 （m） 11.000 外侧水位深度（m） 2.000 内侧水位是否随开挖过程变化 是 内侧水位距开挖面距离（m） 1.000 弹性计算方法按 土层指定 弹性法计算方法 - 基坑外侧土压力 计算方法 主动 2.2 土
5、层参数 层号 土类名称 层厚 （m） 重度 （kN/m3） 浮重度 4（kN/m3） 粘聚力 （kPa） 内摩擦角 （度） 1 素填土 1.40 18.0 - 7.00 8.40 2 粘性土 3.00 18.0 8.0 21.00 7.00 3 粘性土 30.00 18.0 8.0 38.50 9.10 层号 与锚固体摩 擦阻力（kPa） 粘聚力 水下（kPa） 内摩擦角 水下（度） 水土 计算方法 m，c，K 值 抗剪强度 （kPa） 1 120.0 m 法 1.27 2 38.5 21.00 7.00 合算 m 法 2.38 3 120.0 38.50 9.10 合算 m 法 4.60 2
6、.3 支锚信息 支锚道数 1 支锚 道号 支锚类型 水平间距 （m） 竖向间距 （m） 入射角 （） 总长 （m） 锚固段 5长度（m） 1 内撑 3.000 1.400 支锚 道号 预加力 （kN） 支锚刚度 （MN/m） 锚固体 直径（mm） 工况 号 锚固力 调整系数 材料抗力 （kN） 材料抗力 调整系数 1 0.00 312.89 2 2000.00 1.00 2.4 土压力模型及系数调整 弹性法土压力模型： 经典法土压力模型： 层号 土类 名称 水土 水压力 调整系数 外侧土压力 调整系数 1 外侧土压力 调整系数 2 内侧土压力 调整系数 内侧土压力 最大值（kPa） 1 素填土
7、 合算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 2 粘性6土 合算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 3 粘性土 合算 1.000 1.000 1.000 1.000 10000.000 2.5 工况信息 工况 号 工况 类型 深度 （m） 支锚 道号 1 开挖 1.900 2 加撑 1.内撑 3 开挖 10.000 2.6 结构计算结果 2.6.1 工况 1 图 4 工况 1 计算结果图 2.6.2 工况 2 图 5 工况 2 计算结果图 2.6.3 工况 3 图 6 工况 3 计算结果图 2.6.4 地表沉降 地表沉降见下图：
8、图 7 地表沉降图 2.6.5 整体稳定验算 7图 8 整体稳定验算简图 计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 条分法中的土条宽度： 1.00m 滑裂面数据 整体稳定安全系数 Ks = 1.877 圆弧半径（m） R = 24.336 圆心坐标 X（m） X = -0.919 圆心坐标 Y（m） Y = 13.244 2.6.6 抗倾覆稳定性验算 抗倾覆安全系数： Mp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩， 对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定；对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 工况 1
9、： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 支锚类型 材料抗力（kN/m） 锚固力（kN/m） 1 内撑 0.000 Ks = 3.5801.250， 满足规范要求。 工况 2： 8注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 支锚类型 材料抗力（kN/m） 锚固力（kN/m） 1 内撑 666.667 Ks= 4.6631.250， 满足规范要求。 工况 3： 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 序号 支锚类型 材料抗力（kN/m） 锚固力（kN/m） 1 内撑 666.667 Ks=1.9901.250， 满足规范要求。 安全系数最小的工况号：工况 3。 最小安全 K
10、s = 1.9901.250， 满足规范要求。 2.6.7 抗隆起验算 图 9 抗隆起验算简图 从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下： 支护底部，验算抗隆起： Ks= 1.902 1.800，抗隆起稳定性满足。 2.6.8 嵌固深度计算 嵌固深度计算参数： 嵌固深度计算过程： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012 单支点结构计算嵌固深度 ld： 91） ld 按公式： 得到 ld=7.250m，ld 采用值为：11.000m 2.6.9 嵌固段基坑内侧土反力验算 工况 1： Ps = 778.241 Ep = 12258.698，土反力满足要求。 工况 2： Ps = 7
11、78.241 Ep = 12258.698，土反力满足要求。 工况 3： Ps = 2030.375 Ep = 4983.296，土反力满足要求。 式中： Ps 为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN） ； Ep 为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN） 。 3 钢支撑施工工艺 本工程基坑内支撑均采用钢支撑。钢管内支撑采用直径 600 壁厚12mm 的钢管，为方便运输、安装、拆卸，钢管统一制作成标准件，非标准件根据支撑位置及长度现场制作。钢管内支撑纵向间距 3 米。采用先支护后开挖的原则进行基坑开挖，在施工的过程中采用信息化施工，利用先进的测量检测手段，对整个施工过程进行监
12、测，对开挖过程中围护桩及周边土体进行测量数据的收集分析。 3.1 钢支撑的加工 钢支撑选用符合设计要求的螺旋钢管，将其两端打磨平整，将两根需对接的钢管与法兰盘满焊。钢管法兰盘连接如下图所示。 10图 10 钢管法兰盘连接图 3.2 钢支撑架设工艺流程 支撑编号对号运到现场法兰盘连接端板 F 卡钢板焊接钢支撑就位校正紧固钢锲拆除千斤顶。 3.3 钢支撑安装 安装钢支撑前将钢支撑就地拼装，调整长度，长度确定完成后由吊车起吊就位。每根管进行现场实际测量长度，安装就位后撤除吊车。 3.4 钢支撑拆除 钢支撑拆除施工工艺：支撑起吊收紧拆除钢锲吊出钢支撑。 当钢支撑下的底板结构施工完毕，混凝土强度达到 9
13、0%设计值时，便可拆卸钢支撑。在钢支撑拆卸前先在各钢管连接处的螺栓，螺栓卸下后，用吊车将钢管吊到地上。 3.5 钢支撑的使用须符合以下规定 钢支撑规格的选用按设计要求或采用建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）中相关规定选用。 每根钢支撑的配置按总长度的不同配置钢支撑的长度。 钢支撑采用两点吊装，吊点一般在离端部 0.2L 左右为宜。 钢支撑安装的容许偏差将符合下列规定： 支撑两端的标高差：不大于 20mm 及支撑长度的 1/600； 支撑挠曲度：不大于支撑长度的 1/1000； 支撑水平轴线偏差：不大于 30mm； 支撑中心标高及同层支撑顶面的标高差：30mm。 支撑安装完毕后，其端面与围护墙面应平行，并且及时检查各节点
