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润扬长江公路大桥北锚碇基坑工程

396 2020-11-27 08:57:41

一、概述 

2005年4月30日正式建成通车的润扬长江公路大桥,跨江连通镇江与扬州,包括南汊悬索桥和北汊斜拉桥两座桥梁。南汊悬索桥跨度达1490m,在同类桥梁中为中国第一、世界第三;北汊斜拉桥跨度为406m.南汊桥的北锚碇位于江中小岛世业洲上,需承受近7万t的拉力,其基础施工是整个大桥工程中最具难度的控制性工程。为保证锚碇基础的稳定,按设计要求将其置于下伏基岩上,基础埋深近50m.经方案比选,采用明挖施工方案,由此提出该特深基坑工程问题。 

该基坑工程的突出特点有:1)基坑深度近50m,在国内是目前所遇到的第一深基坑,在世界范围内也是罕见的。2)基坑位于江中小岛,基坑深度范围内的土质较差,且水量丰富,这大大增加了该基坑工程的难度,对基坑支护及施工过程中的地下水控制均提出很高的要求。3)该基坑工程是世人瞩目的润扬长江大桥这一世界级工程的重要组成部分,不容许出现任何事故。 

为确保该特深基坑工程安全优质的完成,成立了以施工单位中港第二航务工程局为首,同济学、清华大学等单位参加的联合体。联合体共同研究确定了基坑支护方案,由同济大学负责完成设计(徐伟教授课题组),清华大学负责支护体系的论证分析,进而采用信息化施工技术进行施工。基坑从2001年11月开始开挖,到2002年4月顺利开挖到坑底。 

二、工程地质条件 

该工程场区位于江中小岛世业洲的东部偏南,地势平坦,微地貌属江中滩地。场地土层自地表以下14~18.8m主要为流塑状态的粉质粘土及淤泥质粉质粘土,再下到基底水平主要为稍密至中密状态的粉细砂,第四系覆盖层以下为不同风化及破碎程度的花岗岩,且有一构造破碎带,微风化层顶面起伏较大。地下水埋深接近地表,主要赋存于砂层,且水量丰富。 

基坑影响深度范围内各土层的力学参数见表1,典型地质剖面见图1。


三、基坑周边环境情况 

基坑周边环境情况较为简单,但在基坑南侧距坑边约90m有东西向长江大堤。由于坑深约50m,坑周地层变形有可能波及到该长江大堤,需要注意。

 

四、基坑支护简况 

经反复讨论,锚碇基础平面设计为矩形,以便调整锚体位置,降低使用阶段基底压力的不均匀系数。根据本工程的具体条件,最终确定基坑支护采用嵌入基岩的地下连续墙加内支撑的围护方案。地下连续墙外包尺寸69mx50m,厚度1.2m,共划分为42个槽段,槽段间接头采用“V”形钢板接头,各槽段地下连续墙底高程随基岩分布及风化程度变化而不同。强风化岩中嵌深6m,弱风化岩嵌深3.0m,微风化岩嵌深1m.当强弱风化厚度超过3.0m时,嵌入微风化层0.5m.地下连续墙平均深度53m,最大深度56m.在地下连续墙外侧的段间接缝部位,进行摆喷,以使整个围护墙体有较好的止水作用。内支撑采用钢筋混凝土支撑,按原设计有12层,实际施工时,因坑底岩层顶面起伏较大,取消第12层支撑,而将第11层支撑略为下移并予加强。各层支撑的平面形状见图2,其中围檩宽度为2~3m(1~4层为2m,5~8层为2.5m,9~10层为3m,11层为2.8m,12层为2.5m)。

 

支撑杆件宽度为2m和1m两种,围檩及支撑杆件截面厚度为1~1.5m(1、3、4层为1m,2层为0.8m,5~7、11、12层为1.2m,9、10层为1.5m),首层支撑顶面距原始地面1.5m,底层支撑底面距坑底1.9m,相邻支撑中面间距在4m左右。在各支撑杆件的交叉点处,设置预先施做的灌注桩,以承受支撑杆件的重量,并增强其稳定性。

 

此外,为确保安全,在基坑周边距地下连续墙23m又用旋喷方法施做一道止水帷幕,并在止水帷幕和地下连续墙之间建造一些降水井,以在开挖到较大深时适当降低坑外水位,使坑内外水位差不大于30m.坑内水位则随开挖的进行,逐步予以降低。 

五、简要实测资料及分析

该工程严格采用信息化施工,在施工过程中进行监测,并通对监测数据的分析及反分析预测,来判断下一步开挖引起的内力变形发展情况。监测内容包括变形、内力、水位、温度等。

为了解地下连续墙的内力情况,本工程取8个断面测试了10个不同深度处地下连续墙内、外侧钢筋的应力。这里根据实测数据计算了地下连续墙弯矩,图8是基坑西侧中部几个不同深度处地下连续墙的弯矩随开挖过程的发展情况。由图8可见,地下连续墙多数部位的弯矩不大,但在49m深度处弯矩明显较大,达-4900kN·m.这与有限元计算给出的结果是较为吻合的。

 

六、点评 

该工程为特深基坑,场地工程地质、水文地质条件较差,但依靠多单位联合攻关,事先对工程的各个方面进行了认真的分析,对所采取的进行仔细论证。在施工过程中,严格坚持信息化施工。由此很好完成了这一特深基坑的支护。这种工作方法值得借鉴。


参考文献

[1]江苏省长江大桥建设指挥部,同济大学,清华大学等。润扬长江大桥北锚碇特大基础施工关键问题研究,研究报告,2003 

[2]宋二祥,娄鹏,沈伟。润扬长江大桥北锚碇特深基坑信息化施工。第三届全国基坑工程学术讨论会特邀报告。广州,2004年5月(《工业建筑》2004增刊)


作者:宋二祥(清华大学土木工程系)

本文仅供学术经验分享之用

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