天津市某公路下穿津秦客专基坑设计

摘要：本文介绍天津市某公路下穿津秦客运专线的基坑设计方案与工程实践。本工程采用钻孔灌注桩和SMW搅拌桩两种支护方案，地下水的控制采用高压旋喷桩止水帷幕进行基坑底面和侧面的同时封水，以保证津秦客运专线的安全，最大限度地减少了对基坑周边环境的影响。本文对类似工程有一定的借鉴作用。

关键词：下穿津秦客运专线; 钻孔灌注桩; SMW搅拌转; 止水帷幕

Abstract: the paper introduces a highway in tianjin under the tianjin qin passenger special line of foundation pit design and engineering practice. This project to adopt the cast-in-place pile and SMW mixing pile two supporting scheme, groundwater control using high pressure jet grouting pile waterproof curtain for pit bottom and sides seal water at the same time, to ensure the safety of the passenger special line, tianjin qin, minimizes the influence of foundation pit surrounding environment. In this paper, the similar project is of certain reference.

Keywords: wear special passenger line under the tianjin qin; Bored piles; SMW mixing turn; Waterproof curtain

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

近些年，随着我国高速铁路建设的蓬勃发展，很多新建铁路以高架桥的形式设计，越来越多的公铁立交工程（尤其是城市道路和铁路的立交工程）以公路下穿铁路的形式通过，这就涉及到很多下穿道路施工过程中对铁路桥桥墩安全的影响问题。

由于天津市局部地质结构较复杂，地下水位较高，一般的支护措施可能会对津秦客运专线的安全产生较大影响，采用何种支护措施既安全又经济？本工程采用钻孔灌注桩（SMW搅拌桩）加内支撑支护结构，经实践证明，达到遇期的效果，对以后类似工程有一定的借鉴作用。

本工程分为两部分，机动车道和非机动车道分别以U型槽结构从铁路桥两孔中间下穿通过。其中机动车道部分，铁路桥跨径40.85m，基坑宽度15m，U型槽结构外边缘距离桥梁承台最近距离为3.39m，基坑深度为6.46m。非机动车道部分，铁路桥跨径20.7m，基坑宽度5.2m，U型槽结构外边缘距离桥梁承台最近距离为1.89m，最不利断面处挖深为3.36m。

基坑安全等级为一级，要求最大地面沉降量≤0.1%H（H为基坑深度，下同），围护结构最大水平位移≤0.14%H，且≤30mm

2工程地质及水文地质概况

2.1工程地质概况

天津市属于华北冲击平原，由于受到河道常年淤积冲刷，所以地质条件较为复杂，地表有较厚的软土层，下面是厚度不一的砂层，而且地下水埋深较浅，所以深基坑的开挖，尤其是对土体沉降和位移要求较高的基坑的开挖，必须充分考虑基坑的支护和防水措施，以保证工程安全。

本工程范围内地层主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、陆相沉积层（Q4al）、沼泽相沉积层（Q4h）和海相沉积层（Q4m）及上更新统的陆相沉积层（Q3al）和海相沉积层（Q3m）。

2.2水文地质概况

地下水位埋藏较浅，勘测期间水位埋深1.5m。潜水主要依靠大气降水入渗和地表水体入渗补给，水位具有明显的丰、枯水期变化，受季节影响明显。高水位期出现在雨季后期的9月份，低水位期出现在干旱少雨的4～5月份。潜水位年变化幅度1～2m。地下水对混凝土结构具结晶类弱腐蚀性。

3基坑设计方案

3.1机动车道基坑设计

3.1.1基坑支护桩设计

由于机动车道下穿津秦客运专线处U型槽结构外侧距离桥梁承台只有3.39m，基坑挖深达6.46m，采取的支护措施不仅要保证基坑稳定，还要考虑支护工程本身和土方开挖时对桥墩的影响，以保证铁路桥的安全。

钻孔灌注桩的施工工艺较成熟，质量能得到保证，施工简便，成桩快，另外，钻孔灌注桩施工过程中振动小，无挤土效应，能将施工过程中对铁路桥的影响降到最低，所以，本工程机动车道部分采取钻孔灌注桩进行支护。具体设计参数为：桩径1.25m，间距1.4m，桩长如下表：

基坑深度（m） 桩长（m）

≥8 20

7-8 18

3.1.2基坑止水设计

根据勘测资料，本工程地下水埋深越1.5m，基坑开挖时应该采取止水措施。如果采用降水措施，引起基坑周围地下水位下降，会导致基坑周围土体沉降，从而威胁铁路桥梁的安全。

本工程于基坑侧面采用高压旋喷桩止水帷幕止水，不采用降水措施，为保证止水效果，于钻孔灌注桩外侧设置双排高压旋喷桩止水帷幕，桩径0.6m，间距0.4m，咬合0.2m，桩底标高按基坑底面以下6m控制。

于基坑底部满布高压旋喷桩，桩径0.6m，间距0.4m，咬合0.2m。同时起到封闭地下水以及改善基坑底土层的物理性质的作用，加固深度为6m。基坑底面高压旋喷桩于基坑开挖之前打设，成桩顶面为基坑底面，原地面与成桩顶面之间采取空打不喷浆的措施，以避免浪费。

3.1.3基坑内支撑设计

由于基坑深度较大，如果只靠钻孔灌注桩进行支护，基坑开挖过程中，外侧土体势必产生较大位移。这样，就会对铁路桥承台以及下部桩基础产生侧向土压力，可能会使桥墩和基础产生位移甚至破坏。为了减小基坑开挖过程中土移对桥墩的影响，在基坑内部设置两道横向支撑，支撑采用Φ600钢管。随着基坑的开挖，将钻孔灌注桩顶部1m范围内凿除，设置1m×1m钢筋混凝土冠梁，第一道横撑设置于冠梁上，基坑开挖至4.0m深时，于钻孔灌注桩内侧设置腰梁，第二道横撑设置于此腰梁上，两道支撑水平间距均为3.0m。随着U型槽结构的浇筑，自下而上逐级拆除支撑，以保证工程安全。

3.2非机动车道基坑设计

3.2.1基坑支护桩设计

非机动车道下穿津秦客运专线处U型槽结构外侧距离桥梁承台只有1.89m，基坑挖深为3.36m，没有足够的空间施工钻孔灌注桩加旋喷桩止水帷幕，这就需要一种工程措施，既能起到可靠的支护作用，又要有良好的止水性能。

考虑到非机动车道基坑宽度和深度都较小，本段基坑采用SMW搅拌桩进行支护。

SMW工法是一种较新的施工工艺，是一种在互相搭接的水泥土桩墙中插入型钢而形成的复合结构，这种结构充分利用了型钢的强度和刚度，以及搅拌桩良好的止水性能，同时解决了基坑外侧土体的侧压力以及止水的问题，无需在外侧打设旋喷桩止水帷幕，具有安全、高效、经济的特点，也满足了1.89m空间的要求。

SMW搅拌桩设计参数：桩径为0.65m，间距0.45m，咬合0.2m，内插500×300×11×18H型钢，桩长均为10m，水泥土强度≥0.8MPa，搅拌桩渗透系数不大于1×10-7 cm/s，建议水泥掺量不小于18%。

3.2.2基坑止水设计

本段基坑两侧采用SMW搅拌桩支护，故基坑侧面无需另外设计止水措施。

于基坑底部满布高压旋喷桩，布置形式同机动车道基坑，因为本段基坑深度较浅，固加固深度为3m。

3.2.3基坑内支撑设计

本段基坑深度较浅，但是为了减小基坑周围土体的侧向位移，严格保证铁路桥梁的安全，本段基坑内设置一道横向支撑。将SMW搅拌桩顶部1m范围凿除，设置钢筋混凝图冠梁，以架设横撑。

4结论

本工程大部分已经施工完成，根据详细的设计计算分析，结合施工过程中得到的数据结果，可以得出以下结论：

在较深的基坑中，钻孔灌注桩的支护形式能起到良好的支护效果。

在基坑中设置横撑结构，能够有效的减小桩顶的水平位移，保证基坑周围建筑物的安全。

采用止水帷幕加基坑底面全断面封水止水措施，可以有效的防止施工过程中的渗水漏水，同时，这种措施对基坑外侧潜水位影响很小，可以良好的控制基坑开挖过程中周围土体的沉降，另外，基坑底面封水的高压旋喷桩，还可以改善基坑底土层的物理性质，提高地基承载力，达到了既安全又经济的效果。

从施工中的监测数据来看，SMW工法用于基坑的支护和止水，能够有效的控制地面和周边建筑物的位移和沉降，型钢的可回收性也在成本核算上相对其他支护形式有着很大的优势。在天津地区复杂的地质条件下，可以适当的推广应用。

SMW对施工队伍的技术水平有着较为严格的要求，在施工中要严格控制搅拌桩的制作和型钢的打拔这两个关键步骤的施工质量，以达到良好的支护效果。

参考文献：

[1] JGJ 120- 99，建筑基坑支护技术规程[S].

[2] GB 50108－2001，地下工程防水技术规范[S].

[3]龚晓南，高有潮. 深基坑工程设计与施工手册(2)[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998.