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殷晓伟

烟台市蓬莱区地方公路建设养护中心

摘 要：为提升道路桥梁基坑支护施工稳定性，提出基于预应力技术的道路桥梁基坑支护施工稳定性研究方法。根据道路桥梁基坑工程的实际情况与开挖需求，基于预应力技术选取基坑支护结构，设置基坑内部板撑；根据基坑支护原则，构建基坑支护施工稳定性监测体系，分别从不同的监测角度布设监测点，实时监测基坑支护结构水平方向、竖直方向的位移变化与稳定性变化情况。实践结果表明：当道路桥基坑地下连续墙的嵌固深度增长到某一限定值时，对基坑支护结构稳定性不会产生影响，基坑支护结构的弯矩与最大剪力保持稳定变化。

关键词：预应力技术;道路桥梁;基坑支护;施工稳定性;

作者简介：殷晓伟（1979—），男，山东烟台人，高级工程师，研究方向为道路与桥梁工程管理。;

0 引言

基坑支护工程作为城市建筑中的重要组成部分，对改善城市用地紧张、道路交通拥堵问题具有直接的影响[1]。道路桥梁基坑支护结构大多为临时结构，安全储备能力有限，结构安全具有一定的风险隐患[2]。根据基坑附近水文条件、邻近房屋建筑、地质环境条件的实际情况，采用不同的设计方式，结合土力学、工程力学、地质工程学，分别对基坑支护结构及相关参数进行设计，提高基坑支护结构施工的安全性[3]。现阶段，我国在道路桥梁基坑工程方面的研究日益成熟，有效地促进了城市建筑的稳定发展[4]。由于道路桥梁基坑开挖后，在一定程度上改变了原有的土层结构，导致土体与地下水压力发生了部分变化，对基坑支护结构与围护结构的稳定性及牢固性造成了不利影响，降低了基坑支护施工作业环境的安全[5]。目前，道路桥梁基坑支护施工稳定性的研究与实践仍存在较多需完善的问题，主要体现在道路桥梁基坑支护结构类型选择不当、基坑支护结构所在区域土体变形规律监测结果精度较低等方面[6]。因此，本文对基于预应力技术的道路桥梁基坑支护施工稳定性进行研究。

1 基坑概况

本文选取某地区某道路桥梁基坑工程项目为研究对象，该基坑工程中，基坑面积为5 340.8m2，基坑周长为260.93m，最大高差为3.8m。使用钻机设备，向基坑地下进行取孔，采集土体，并对其岩土层结构与特征进行分析。根据钻探结构可知，该基坑工程中需要支护结构，土体下部包括第四系人工填土层、第四系沉积层以及第三系泥质粉砂岩。根据基坑土体岩性及其工程特性分析可知，基坑土体中以强风化泥质粉砂岩、杂填土、中风化泥质粉砂岩、砾沙、淤泥质土、细砂、微风化泥质粉砂岩等为主。其中，杂填土多数为松散结构，由建筑垃圾与植物根系共同组成，整体工程性能较差，分别在基坑支护结构土体的下层，厚度分布较不均匀，揭露层厚在1.58～9.05m范围内；淤泥质土多为灰褐色，承载能力较低，强度韧性较差，不能作为基坑支护结构的持力层，揭露层厚在0.45～4.25m范围内；细砂在基坑土体中分布范围较广泛，为黄褐色，由云母与石英共同组成，揭露层厚在0.67～9.52m范围内；泥质粉砂岩多数为泥质层状，根据风化程度的不同，对应的泥质粉砂岩种类也不同。该基坑工程支护设计参数如表1所示。

表1 某基坑工程支护设计参数 下载原图

如表1所示，为该基坑工程中直接结构设计参数，根据基坑工程周边环境，对基坑总体采用的支护结构与围护结构进行分析，勘察地下管线的埋设情况，并对基坑支护结构的安全等级进行划分处理，控制支护结构重要性系数的变化范围。基坑工程场地周边及整体地形相对来说较为平坦，基坑工程东侧紧邻地铁隧道；南侧紧邻主干马路，西侧用挡墙与住宅建筑隔开，北侧紧邻超高层写字楼，距离基坑工程约300～350m。通过调查可知，基坑工程建设场地区内，无大型高压设施，相邻建筑物型式与埋深不够明确，整体基坑场地周边环境较复杂。

2 道路桥梁基坑支护施工稳定性研究方法及流程

2.1 基于预应力技术选取基坑支护结构

首先，根据该道路桥梁基坑工程的实际情况与开挖需求，采用预应力技术，选取基坑支护结构。由于基坑工程场地周边的环境相对复杂，基坑开挖面的土体高度较其余土体高度相对较低，因此，笔者认为，在基坑开挖施工前，应当依据预应力技术原理，对基坑坑壁进行支护处理。根据边线外建筑物与基坑开挖面的距离，选取具备放坡开挖条件的基坑开挖面，保证基坑开挖后，能够在快速时间内形成高度为12.5m的坑壁，保护基坑内部支护结构的安全[7]。根据坑壁的高度，采用地下连续墙与内支撑相结合基坑支护形式，利用梁板作为基坑内部结构支撑，在梁板中心位置，预留出足够大的空间，能够将基坑开挖过程中产生的土体运输出去[8]。采用连续墙作为基坑中的止水帷幕，具有较强的止水效果，在一定程度上抑制基坑的变形。

基坑支护结构中植筋深度为25D，根据基坑建筑结构的特征，将上排钢筋植入深度定为245mm，与基坑坑壁结构之间连接牢固，下排钢筋的植入深度为65mm，与基坑下排土体之间紧密连接，增加基坑悬挑梁的支撑能力。将基坑柱筋的植入深度设置为225mm，固定加焊轻型钢板。确定道路桥梁轻钢结构的极限受力值，在结构受压区域增加一层钢筋现浇混凝土，使道路桥梁基坑建筑结构混凝土的叠合层满足承载力的需求。在道路桥梁基坑内，设置四道板撑，作为基坑的内支撑，保证板撑高度与基坑内各层顶板的标高一致，其中，第一道板撑设置在102.5m标高处，第二道板撑设置在108.5m标高处，第三道板撑设置在115.7m标高处，第四道板撑设置在125.8m标高处。

2.2 建立基坑支护施工稳定性监测体系

上述基坑支护结构选取结束后，依据基坑支护原则，建立基坑支护施工稳定性监测体系，全方位地监测基坑支护结构水平方向、竖直方向的位移变化情况与稳定性变化情况。根据监测内容的不同，选取监测基坑支护施工稳定性所需的各项仪器设备，并设定仪器监测的部位与周期，具体设定信息如表2所示。

表2 基坑支护施工稳定性监测内容及设备 下载原图

如表2所示，针对基坑中不同的监测内容，对应的监测设备也不同，严格按照表2中选取的设备进行监测。在监测设备、监测部位及监测周期设置完毕后，在此基础上，根据基坑工程的实际情况，在基坑周围建筑物的不同位置处布设沉降观测点40个，在基坑支护结构顶部位置布设5个稳定性监测基准点，在基坑支护结构底部布设20个位移监测点，在基坑地下水位处布设8个监测点，在基坑地下管线处布设22个监测点，依据上述布设的稳定性与位移变化监测点，实时获取基坑支护施工中发生的状况。

3 支护施工稳定性结果分析

综合上述道路桥梁基坑支护施工稳定性研究方法与流程，获取到支护施工稳定性结果。首先，设置基坑工程中地下连续墙的嵌固深度作为研究的变量，采用控制变量法，设定地下连续墙的嵌固深度分别为10m、11m、12m、13m、14m、15m，利用MATLAB分析软件，分别测定不同地下连续墙嵌固深度情况下，基坑背土侧支护结构与迎土侧支护结构的弯矩变化情况，在此基础上，对基坑支护施工稳定性的影响进行分析。基坑背土侧与迎土侧支护结构弯矩变化，分别如表3、表4所示。

表3 基坑背土侧支护结构弯矩变化 下载原图

表4 基坑迎土侧支护结构弯矩变化 下载原图

根据表3、表4中基坑支护结构弯矩变化可知，在不同地下连续墙嵌固深度下，当嵌固深度从10m增加到11m时，基坑背土侧与迎土侧支护结构的弯矩首先呈现大幅度下降趋势；当嵌固深度从11m增加到12m时，基坑背土侧与迎土侧支护结构的弯矩呈现上升趋势；当嵌固深度从12m增加到15m时，基坑背土侧与迎土侧支护结构的弯矩基本保持稳定，弯矩变化幅度较小。在基坑支护结构弯矩变化稳定性分析结束后，对基坑背土侧与迎土侧支护结构的剪力稳定性进行分析，在地下连续墙嵌固深度不断上升的趋势下，基坑背土侧与迎土侧支护结构剪力稳定性变化趋势，分别如图1、图2所示。

图1 基坑背土侧支护结构剪力变化示意图 下载原图

图2 基坑迎土侧支护结构剪力变化示意图 下载原图

如图1、图2所示，随着地下连续墙嵌固深度由10m增加到11m，基坑背土侧与迎土侧支护结构的剪力均呈现下降趋势；当嵌固深度从11m增加到12m时，支护结构的剪力大幅度上升；嵌固深度从12m增加到15m时，支护结构剪力保持稳定变化趋势。通过对基坑支护结构弯矩与剪力变化进行分析可知，当道路桥梁基坑地下连续墙的嵌固深度增长到某一限定值时，对基坑支护结构稳定性不会产生影响，基坑支护结构的弯矩与最大剪力保持稳定变化。

4 结语

支护施工作为道路桥梁基坑工程建设中的重要环节，对基坑工程建设的质量与效率具有直接影响。为此，本文对基于预应力技术的基坑支护施工稳定性进行了研究，分别从基坑背土侧与迎土侧两个方面对支护结构的弯矩及最大剪力变化进行了分析，为我国道路桥梁基坑工程的高质量建设提供参考。

参考文献

[1] 谢晟.广州地区深厚软土地层深基坑大面积放坡支护有限元数值模拟研究[J].广东土木与建筑，2022,29(1):1-4.

[2] 齐福沛.阐述高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用[J].居舍，2021(32):69-71.

[3] 李他.深基坑支护施工技术在道路桥梁工程中的应用[J].住宅与房地产，2021(30):67-68.

[4] 王晓宇.市政工程中深基坑支护技术及其施工安全管理探讨[J].散装水泥，2021(4):72-74.

[5] 董金志.拉压构件与微型钢管桩组合支护体系在市政管沟基坑中的应用研究[J].市政技术，2021, 39(8):147-151.

[6] 焦兵，王加彬，周益军，等.复杂地质深埋承台深基坑支护结构设计及施工技术研究[J].建筑机械，2021(5):30-33.

[7] 吴书崇.复杂环境条件下深基坑支护施工技术分析[J].建筑技术开发，2021,48(6):19-20.

[8] 张涛.珠三角滨海地区桥梁承台支护结构若干技术问题的分析与探讨[J].广东公路交通，2020,46(6):17-21.

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