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摘 要：上海地区基坑工程面临的地基条件以及周边环境日趋复杂，施工过程中地基所受到的影响因素也呈现出增多的趋势，这些问题的存在使得基坑的施工單位在开展工作时，必须加强对于基坑围护工作的重视。本文主要是以某座特大桥承台基础开挖基坑围护施工为中心，通过分析基坑稳定性的因素，探讨了围护工程的设计以及施工方法。
关键词：特大桥；高压铁塔；围护；拉森钢板桩；抗倾覆；抗隆起；M法
Abstract: Facing the foundation pit in Shanghai foundation conditions and the surrounding environment more complex, factors which affect the foundation construction process also showed increasing trend, the existence of these problems makes the construction unit of foundation pit in the work, we must strengthen the work of great importance for foundation pit retaining structure. This paper is mainly by the foundation of a bridge foundation pit excavation enclosure construction as the center, through factor analysis, the stability of foundation pit support project, discusses the design and construction method.
Keywords: bridge; towers; enclosure; Larsen steel sheet pile; overturning; uplift; M method
中图分类号：U445.4 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
一、围护方案起因
松江区广富林路油墩港特大桥主桥全长670米，主跨上部结构采用三跨变截面预应力钢筋混凝土连续箱梁结构，主跨一跨过河，跨径为60m+100m+60m=220m，施工工艺采用挂篮施工，单幅箱梁顶面宽16.8米，底板宽9米。桥梁河西侧P8主墩桩基采用40根φ1200mm钻孔灌注桩，桩长为65米；主墩北半幅承台边离现有的220KV高压铁塔基基础水平距离为3.5米，铁塔基础为无桩独立钢筋混凝土基础，为了确保铁塔的安全和承台基坑开挖正常施工，需采取基坑及铁塔双重围护施工。
二、围护方案介绍
1、主墩保护方案：P8墩自然土体呈上下错开梯形状，铁塔面层土体实测标高为4.20，主墩面层土体标高为2.1m，基坑底高设计标高-1.15，承台开挖深度在3.25m，铁塔面与承台底高差为5.35m，为确保铁塔基脚安全，承台四周支护采用9m槽钢钢板桩，内支撑采用四根φ609钢管水平直支撑，自上而下设置一道（承台面和钢管桩顶下0.2m），内支撑周边围檩采用H500*300型钢双拼一道。角撑采用φ609钢管短牛腿作为临时支撑，待各支撑安装并连接就位后，再与钢板桩焊接牢固。
2、铁塔围护方案：沿着铁塔边缘南北向长度19m打入12m长拉森钢板桩以及内侧打入9m长槽钢钢板桩22m。（详见图一：基坑围护平面图）
图一：基坑围护平面图
三、保护铁塔计算书
（一）拉森钢板桩支护
依据《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)，采用M法计算书。由于本围护采用闭合钢桩，其型号是拉森 Ⅳ(厚15.5)，设定截面面积A=0.0200m2，截面惯性矩I=0.00031600m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2，基坑侧壁重要性系数为1.00,为二级基坑，
经过计算的抗隆起安全系数为Kwz=3.18，达到规范规定安全系数2.00,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起=13.50，达到规范规定安全系数2.00,合格!
3、按经验公式计算基坑底最大隆起量=0.01(mm)
4、经过计算的抗倾覆安全系数为:1.41，达到规范规定安全系数1.10,合格!
5、计算的渗流稳定安全系数为：k=2.00，达到规范规定安全系数1.50,合格!
6、采用m法计算内力及位移:
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。全部工况下的最大内力位移如下：
最大桩(墙)顶部位移为：11.41 mm
最大桩(墙)位移为：20.44 mm
最大正弯矩为： 112.80 kN-m
最大负弯矩为： -53.60 kN-m
最大正剪力为：47.30 kN
最大负剪力为： -62.80 kN
因此：拉森钢板桩围护是安全可行的。
（二）槽钢钢板桩支护
依据《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)，采用M法计算书。采用槽钢，其型号是[28a号槽钢， 截面面积A=0.0000m2，截面惯性矩I=0.00004765m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2，基坑侧壁重要性系数为1.00,为二级基坑。
1、经过计算的抗隆起安全系数为Kwz=3.89，达到规范规定安全系数2.00,合格!
2、按滑弧稳定验算抗隆起=46.01，达到规范规定安全系数2.00,合格!
3、按经验公式计算基坑底最大隆起量=0.01(mm)
4、经过计算的抗倾覆安全系数为:2.27，达到规范规定安全系数1.10,合格!
5、计算的渗流稳定安全系数为：k=2.75，达到规范规定安全系数1.50,合格!
6、采用m法计算内力及位移:
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。全部工况下的最大内力位移如下：
最大桩(墙)顶部位移为：63.20 mm
最大桩(墙)位移为： 1.01 mm
最大正弯矩为： 2.11 kN-m
最大负弯矩为： 1.10 kN-m
最大正剪力为：-0.20 kN
最大负剪力为： 1.10 kN
因此：槽钢钢板桩围护是安全可行的。
四、施工与监测
1、施工介绍：挖土由北向南一次挖到底（北半幅），垫层厚度增厚至25cm，砼标号提高为C50，加快施工进度，缩短基坑暴露时间，待承台浇筑完成之后，靠近铁塔承台两侧基坑空隙范围内采用C20砼浇筑（长度32.8m），以减小钢板桩拔出后土体的压缩而造成的变形。为了便于钢板桩的拔除，填前在钢板桩侧面包裹一层土工布，灌实高度控制在承台面以下10cm范围内。
2、施工监测：随着基坑开挖深度的增加，围护结构受力逐漸增大，基坑周边土体、构筑物及围护结构会发生相对位移，当变形位移速度过快和超过构筑物、基坑所能承受的变形时，会发生安全事故，为杜绝事故的发生，施工期间对基坑及周围构筑物予以监测。（详见图二：监测点平面布置点）
基坑周围主要有新油墩港防汛墙、220KV高压铁塔；防汛墙距基坑顶边线最近处约 8m，高压离承台约3.5m。施工期间，拟对高压铁塔每角设沉降观测点（钢钉打入），离基坑围护结构外1.5m设沉降移观测点（共设5点φ50钢管），离基坑围护的河道压顶上布置3点沉降观测点（钢钉打入），钢管监测点打入深度为6m，所有观测点的位置必须稳固、通视并做好标记坑外构筑物在围护结构施工前测得原始数据，从围护结构开始施工到围护结构拆完为止，每天监测一次并做好记录，发现异常时增加监测次数。基坑开挖前对围护结构测得沉降、位移原始数据，开挖后除每天必测一次外，每挖一层土方监测一次。有沉降、位移异常时增加监测次数，并做好每次记录。监测数据作为基坑安全施工的重要依据。基坑施工期间项目经理、现场工程技术人员要随时掌握，发现异常应认真分析，采取措施，以保证基坑施工安全进行。
图二：监测点平面布置点
3、监测结果：沉降监测点最大下沉4 mm ，最小1 mm 。最大桩(墙)顶部位移为12.3 mm。均满足施工规范要求。
五、应急预案
随着基坑深度的增加，钢板桩间可能会发生渗水，坑底可能会发生漏水，基坑局部隆起等症状。施工时应认真观察，发现问题及时处理，不可贸然施工。
（1）发现桩间渗水应及时封堵，当渗水发展成为流砂、管涌时，里层采用棉絮封堵，外层用快干水泥填塞密实，未封堵止渗水、流砂、管涌时基坑不得下挖，必要时回填基坑。
（2）坑底漏水：轻微时棉絮封堵，压碎石引流至集水井，严重时回填、 注浆或旋喷封底。
（3）坑底隆起：边坡减载，必要时旋喷封底。
（4）准备足够的机械、劳力、物资以防意外事故发生时及时处理。
六、结束语
该保护方案施工前方案通过了由设计单位、监理单位、施工单位技术骨干组成的专家组评审，经过认真计算复核，确认数据正确，方案可行后才开始实施。在实施过程中没发现失控工况。经过上海市电力部门跟踪监测，高压铁塔未发生水平和垂直位移，塔身也未发生任何倾斜状况。说明该围护施工方法在处理如此复杂施工情况下具有实用性，可以借鉴推广使用。
参考文献：
[1]《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)
[2]刘俊怡.深圳软土地基处理和基坑围护设计中的若干问题[J].工程建设与设计，2012（08）
[3]张霖. 不良地质条件下深基坑围护的设计及施工[J]. 安徽建筑， 2008（02）
[4]叶建尧，华锦耀. 软土深基坑围护的应急措施[J]. 浙江建筑， 2008（04）
[5]王英锐，董红霞，黄新林.上海中心城区复杂地质条件下基坑围护设计与施工[J].施工技术，2011（12）
关键词：特大桥；高压铁塔；围护；拉森钢板桩；抗倾覆；抗隆起；M法
Abstract: Facing the foundation pit in Shanghai foundation conditions and the surrounding environment more complex, factors which affect the foundation construction process also showed increasing trend, the existence of these problems makes the construction unit of foundation pit in the work, we must strengthen the work of great importance for foundation pit retaining structure. This paper is mainly by the foundation of a bridge foundation pit excavation enclosure construction as the center, through factor analysis, the stability of foundation pit support project, discusses the design and construction method.
Keywords: bridge; towers; enclosure; Larsen steel sheet pile; overturning; uplift; M method
中图分类号：U445.4 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
一、围护方案起因
松江区广富林路油墩港特大桥主桥全长670米，主跨上部结构采用三跨变截面预应力钢筋混凝土连续箱梁结构，主跨一跨过河，跨径为60m+100m+60m=220m，施工工艺采用挂篮施工，单幅箱梁顶面宽16.8米，底板宽9米。桥梁河西侧P8主墩桩基采用40根φ1200mm钻孔灌注桩，桩长为65米；主墩北半幅承台边离现有的220KV高压铁塔基基础水平距离为3.5米，铁塔基础为无桩独立钢筋混凝土基础，为了确保铁塔的安全和承台基坑开挖正常施工，需采取基坑及铁塔双重围护施工。
二、围护方案介绍
1、主墩保护方案：P8墩自然土体呈上下错开梯形状，铁塔面层土体实测标高为4.20，主墩面层土体标高为2.1m，基坑底高设计标高-1.15，承台开挖深度在3.25m，铁塔面与承台底高差为5.35m，为确保铁塔基脚安全，承台四周支护采用9m槽钢钢板桩，内支撑采用四根φ609钢管水平直支撑，自上而下设置一道（承台面和钢管桩顶下0.2m），内支撑周边围檩采用H500*300型钢双拼一道。角撑采用φ609钢管短牛腿作为临时支撑，待各支撑安装并连接就位后，再与钢板桩焊接牢固。
2、铁塔围护方案：沿着铁塔边缘南北向长度19m打入12m长拉森钢板桩以及内侧打入9m长槽钢钢板桩22m。（详见图一：基坑围护平面图）
图一：基坑围护平面图
三、保护铁塔计算书
（一）拉森钢板桩支护
依据《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)，采用M法计算书。由于本围护采用闭合钢桩，其型号是拉森 Ⅳ(厚15.5)，设定截面面积A=0.0200m2，截面惯性矩I=0.00031600m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2，基坑侧壁重要性系数为1.00,为二级基坑，
经过计算的抗隆起安全系数为Kwz=3.18，达到规范规定安全系数2.00,合格!
按滑弧稳定验算抗隆起=13.50，达到规范规定安全系数2.00,合格!
3、按经验公式计算基坑底最大隆起量=0.01(mm)
4、经过计算的抗倾覆安全系数为:1.41，达到规范规定安全系数1.10,合格!
5、计算的渗流稳定安全系数为：k=2.00，达到规范规定安全系数1.50,合格!
6、采用m法计算内力及位移:
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。全部工况下的最大内力位移如下：
最大桩(墙)顶部位移为：11.41 mm
最大桩(墙)位移为：20.44 mm
最大正弯矩为： 112.80 kN-m
最大负弯矩为： -53.60 kN-m
最大正剪力为：47.30 kN
最大负剪力为： -62.80 kN
因此：拉森钢板桩围护是安全可行的。
（二）槽钢钢板桩支护
依据《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)，采用M法计算书。采用槽钢，其型号是[28a号槽钢， 截面面积A=0.0000m2，截面惯性矩I=0.00004765m4，截面弹性模量E=206000.00N/mm2，基坑侧壁重要性系数为1.00,为二级基坑。
1、经过计算的抗隆起安全系数为Kwz=3.89，达到规范规定安全系数2.00,合格!
2、按滑弧稳定验算抗隆起=46.01，达到规范规定安全系数2.00,合格!
3、按经验公式计算基坑底最大隆起量=0.01(mm)
4、经过计算的抗倾覆安全系数为:2.27，达到规范规定安全系数1.10,合格!
5、计算的渗流稳定安全系数为：k=2.75，达到规范规定安全系数1.50,合格!
6、采用m法计算内力及位移:
计算采用位移法有限元，单元最大长度为0.1m。因为计算中有大量矩阵运算，故不提供计算过程。全部工况下的最大内力位移如下：
最大桩(墙)顶部位移为：63.20 mm
最大桩(墙)位移为： 1.01 mm
最大正弯矩为： 2.11 kN-m
最大负弯矩为： 1.10 kN-m
最大正剪力为：-0.20 kN
最大负剪力为： 1.10 kN
因此：槽钢钢板桩围护是安全可行的。
四、施工与监测
1、施工介绍：挖土由北向南一次挖到底（北半幅），垫层厚度增厚至25cm，砼标号提高为C50，加快施工进度，缩短基坑暴露时间，待承台浇筑完成之后，靠近铁塔承台两侧基坑空隙范围内采用C20砼浇筑（长度32.8m），以减小钢板桩拔出后土体的压缩而造成的变形。为了便于钢板桩的拔除，填前在钢板桩侧面包裹一层土工布，灌实高度控制在承台面以下10cm范围内。
2、施工监测：随着基坑开挖深度的增加，围护结构受力逐漸增大，基坑周边土体、构筑物及围护结构会发生相对位移，当变形位移速度过快和超过构筑物、基坑所能承受的变形时，会发生安全事故，为杜绝事故的发生，施工期间对基坑及周围构筑物予以监测。（详见图二：监测点平面布置点）
基坑周围主要有新油墩港防汛墙、220KV高压铁塔；防汛墙距基坑顶边线最近处约 8m，高压离承台约3.5m。施工期间，拟对高压铁塔每角设沉降观测点（钢钉打入），离基坑围护结构外1.5m设沉降移观测点（共设5点φ50钢管），离基坑围护的河道压顶上布置3点沉降观测点（钢钉打入），钢管监测点打入深度为6m，所有观测点的位置必须稳固、通视并做好标记坑外构筑物在围护结构施工前测得原始数据，从围护结构开始施工到围护结构拆完为止，每天监测一次并做好记录，发现异常时增加监测次数。基坑开挖前对围护结构测得沉降、位移原始数据，开挖后除每天必测一次外，每挖一层土方监测一次。有沉降、位移异常时增加监测次数，并做好每次记录。监测数据作为基坑安全施工的重要依据。基坑施工期间项目经理、现场工程技术人员要随时掌握，发现异常应认真分析，采取措施，以保证基坑施工安全进行。
图二：监测点平面布置点
3、监测结果：沉降监测点最大下沉4 mm ，最小1 mm 。最大桩(墙)顶部位移为12.3 mm。均满足施工规范要求。
五、应急预案
随着基坑深度的增加，钢板桩间可能会发生渗水，坑底可能会发生漏水，基坑局部隆起等症状。施工时应认真观察，发现问题及时处理，不可贸然施工。
（1）发现桩间渗水应及时封堵，当渗水发展成为流砂、管涌时，里层采用棉絮封堵，外层用快干水泥填塞密实，未封堵止渗水、流砂、管涌时基坑不得下挖，必要时回填基坑。
（2）坑底漏水：轻微时棉絮封堵，压碎石引流至集水井，严重时回填、 注浆或旋喷封底。
（3）坑底隆起：边坡减载，必要时旋喷封底。
（4）准备足够的机械、劳力、物资以防意外事故发生时及时处理。
六、结束语
该保护方案施工前方案通过了由设计单位、监理单位、施工单位技术骨干组成的专家组评审，经过认真计算复核，确认数据正确，方案可行后才开始实施。在实施过程中没发现失控工况。经过上海市电力部门跟踪监测，高压铁塔未发生水平和垂直位移，塔身也未发生任何倾斜状况。说明该围护施工方法在处理如此复杂施工情况下具有实用性，可以借鉴推广使用。
参考文献：
[1]《上海市标准基坑工程设计规程》(DBJ08-61-2010)
[2]刘俊怡.深圳软土地基处理和基坑围护设计中的若干问题[J].工程建设与设计，2012（08）
[3]张霖. 不良地质条件下深基坑围护的设计及施工[J]. 安徽建筑， 2008（02）
[4]叶建尧，华锦耀. 软土深基坑围护的应急措施[J]. 浙江建筑， 2008（04）
[5]王英锐，董红霞，黄新林.上海中心城区复杂地质条件下基坑围护设计与施工[J].施工技术，2011（12）