钻孔灌注桩与粉喷桩组合深基坑支护结构体系的应用

摘要：本文结合石武客运专线石家庄跨京广铁路特大桥跨石环高速公路连续梁68#主墩深基坑，介绍钻孔灌注桩、粉喷桩组合深基坑支护结构体系的应用，可为类似工程提供借鉴与参考。

关键词：深基坑钻孔灌注桩、粉喷桩

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

前言

深基坑在工程建设项目中较为常见，常用的支护结构包括桩板式墙板式桩、钢板桩、板式钢管桩、预制混凝土板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙和SMW工法桩等等。而钻孔灌注桩具有刚度大，施工对周边地层、环境影响小等优点，与粉喷桩组合使用，可起到止水的作用，在合适的工程地质、水文地质和地面环境条件下得到广泛应用。本文结合石家庄跨京广铁路特大桥跨石环高速公路连续梁68#主墩钻孔灌注桩、粉喷桩组合深基坑支护施工的实际情况，对钻孔灌注桩、粉喷桩组合深基坑支护技术进行介绍，为类似工程施工提供借鉴与参考。

1 工程概况

石家庄跨京广铁路特大桥66#～69#墩为一联80+128+80m连续梁，梁全长为290.9m（含两侧梁端至边支座中心各0.85m）。连续梁上跨石环公路，斜交角53°。连续梁桩基采用钻孔灌注桩，主墩桩径为1.5m。68#主墩承台尺寸为14.6m×22.6m，承台开挖深度为10m。

2 支护结构体系

由于68#墩基坑开挖深达10m，且紧邻石环公路、石环附属公路桥及规划南泄洪渠，不具备放坡开挖条件，为了确保石环公路路基的稳定及基坑的安全，采用钻孔灌注桩对基坑进行支护，钻孔桩桩径1m，桩长26m，桩间距1.4m，共计60根，在钻孔灌注桩之间设粉喷桩进行止水，粉喷桩桩径0.5m，桩长13米，共计60根。钻孔桩桩顶设置1m宽、0.3m高冠梁，增强防护桩横向刚度。具体布置见图1、图2、图3、图4。 防护桩采用旋挖钻机施工，粉喷桩采用粉喷桩机施工。

图1 平面位置关系图

图2 支护结构体系平面图

图3 支护结构体系横断面图

图4 支护结构体系立面图

3防护桩设计

3.1桩基荷载计算

在承台基坑开挖后，桩基受到了基坑壁的主动土压力，其受力结构如下图：

图5 桩基受力图

主动土压力P由土体和车辆荷载产生：

1.将汽车荷载换算成土体高度h0

基坑边车辆荷载按汽-超20级设计并验算。故根据《路桥施工计算手册》的计算公式：

2.根据库仑主动土压力计算公式

主动土压力系数：

3.每根桩受到的主动土压力计算

3.2计算桩侧土的变形系数

, 故属于弹性桩。

3.3计算桩身在基底以下的弯矩My和桩侧土的横向抗力σy

基底处作用于桩身的横向力H0和弯矩M0为：

；

1.任意深度y处的桩身的弯矩My为：

其计算结果见表1

桩身承受的最大弯矩： (根据此数据配筋)。

2.任意深度y处的桩侧土的横向抗力σy为：

其计算结果见表1

桩侧土承受的最大横向抗力σy为：。

表1基底以下的桩身弯矩My和桩侧土的横向抗力σy计算表

表中AM、BM、Aσ、Bσ由《铁路工程设计技术手册桥涵地基和基础》续表6-4查得。

3.4计算桩身在基坑底处的位移X0和转角

式中、、、由《铁路工程设计技术手册桥涵地基和基础》续表6-4查得。

3.5桩身钢筋及砼应力计算

由于圆形截面钢筋砼受弯构件承载力计算还没有现存的计算公式，经查阅相关资料将其支护桩的圆形截面简化成矩形截面进行计算。

将φ100㎝的圆形截面简化成边长为80㎝的矩形截面；受拉区φ25的钢筋，在圆心角120度范围内的钢筋按受拉钢筋计算并找出重心位置；受压区φ25钢筋，在圆心角60度范围内的钢筋按受压钢筋计算并找出重心位置；两侧钢筋作为构造钢筋，不参与计算。

其计算简图如下：

图6 钻孔桩配筋图

4基坑开挖

基坑采用长臂挖掘机开挖，开挖前挖设探沟，确认开挖范围内无管线影响之后才能进行开挖。基坑开挖时尽量避开下雨天，开挖时在基坑内设置0.4m×0.4m排水沟，同时预备两台潜水泵，基坑内积水后立即启用潜水泵进行排水。基坑开挖后及时设置防护围栏。基坑开挖出的土要及时外运，严禁堆放在基坑周围。

5基坑监测

基坑开挖前在冠梁上设置监控量测点，采用全站仪对支护结构的高程和水平位移进行监测。监测频率为每天一次，直至承台施工完毕。

6结束语

深基坑施工，安全隐患较大，而基坑支护结构有多种，必须根据现场环境、工程地质及水文地质情况进行技术经济比选，选用合理的支护方法。做到技术上可行，经济上合理，安全有保障。

参考文献

[1]中国铁道出版社，《铁路工程设计技术手册桥涵地基和基础》（ISBN：9787113045647）；2002

[2]人民交通出版社，《路桥施工计算手册》（ISBN：7114038550）；2001

[3]科学出版社，《土力学与地基基础》（ISBN：7030208692）；2008