郑贺楠
中铁十一局集团第二工程有限公司 湖北十堰 442013
摘要：地震液化粉土条件下的基坑支护形式主要采用直接放坡开挖、轻型井点降水、管井降水、拉森Ⅲ型钢板桩支护等开挖支护方案。传统基坑开挖支护施工方案往往重点考虑安全因素，而对施工技术经济分析较少。本文通过对地震液化粉土条件下不同开挖深度的承台基坑支护技术的研究，分析比较了各种基坑支护形式的技术经济性，为类似工程的施工提供参考。
关键词：高速铁路；地震液化粉土；基坑支护；轻型井点降水；管井降水
Economic Study on Construction Technology of Pile Cap Foundation Pit Supporting under the condition of Earthquake Liquefaction Silt
Zheng Henan
(China Railway 11th Bureau Group 2nd Engineering Co. Ltd.，Shiyan Hubei 442013，China)
Absrtact：Under the condition of liquefied silt, the form of foundation pit support are mainly adopted direct slope excavation, light well point dewatering, pipe well dewatering and Larsen III steel sheet pile support. Traditional excavation and support construction schemes of foundation pit often focus on safety factors, but less on economic analysis of construction technology. Based on the research of foundation pit support technology of cap with different excavation depth under the condition of liquefied silt under earthquake, the technical economy of various forms of foundation pit support is analyzed and compared, which can provide references for similar projects.
Key words：High-speed railway Earthquake liquefaction of silt Foundation pit support Light well point dewatering Tube well precipitation
1 引言
随着我国高速铁路的快速发展，基坑开挖工程越来越普遍，不同地质、不同开挖深度条件下的基坑支护形式也多种多样。但在保证施工安全条件下，使用何种支护形式更经济，却鲜有人研究。本文通过对地震液化土条件下不同开挖深度的基坑支护施工技术的研究，明确了在地震液化土条件下，不同开挖深度的基坑使用何种支护形式更经济。
2 工程背景
2.1 工程概况
新建徐州至淮安至盐城铁路淮沭新河特大桥起止里程为DK165+582.22～DK191+118.6.2，全桥长25536.4米，位于宿迁市泗阳县和淮安市淮阴区境内，紧邻既有宿淮铁路北侧，线间距4.6m，设计时速250km/h。全桥均采用钻孔桩基础，共计788个承台，承台高度为2.5-6.8m，基坑开挖深度在2.8m-10.4m之间。桥址范围内地势平坦，地下水位高，降水量丰富，基坑开挖支护工程量大。
2.2 地质条件
标段内地震动峰值加速度为0.10g地区内。沿线不良地质主要为地震液化粉土，灰黄、黄色，潮湿～饱和，主要分布于地表，其层厚一般为5～15m，饱和，稍密，基本承载力σ0=100～120kPa。工点范围地震液化土的地质特性如下表：
表2.1-2 地震液化土的地质特性
3 方案选定及简介
根据不同的基坑开挖深度及地下水位情况选择不同的基坑开挖方案。地下水位情况根据施工图中的地下水位线及钻孔桩施工时记录的地下水位线确定。主要采取：轻型井点降水、管井降水、拉森Ⅲ型钢板桩支护三种开挖支护方案。根据初步的成本计算，成本由小到大排列依次为轻型井点降水、管井降水、拉森Ⅲ型钢板桩支护。
3.1 轻型井点降水
（1）水位降低值小于2.3m的方案计算
按照最不利的降水2.3m进行计算。按照基坑开挖2.8m，地下水位在原地面下1.0m，降水至基坑开挖底0.5m,水位降低值为S=2.8-1.0+0.5=2.3m。
①井点系统的布置
根据本工程地质情况和平面形状，轻型井点选用环形布置。则基坑上口平面尺寸为10m×16m，布置环形井点。总管距基坑边缘1m，总管长度L=[(10+2)+(16+2)]×2=60m。采用一级轻型井点，井点管的埋设深度（总管平台面至井点管下口，不包括滤管）HA=H1+h+IL=3.0+0.5+0.1×9=4.4m。采用6m长的井点管，直径50mm，滤管长1.0m。井点管外露地面0.2m，埋入土中4.8m（不包括滤管），大于4.4m，符合埋深要求。基坑长宽比小于5，可按无压非完整井环形井点系统计算。
②基坑涌水量计算
；
取井距为1.5m，实际总根数40根。
④抽水设备选用
抽水设备所带动的总管长度为60m。
所需的最低真空度为：hk=10×（6+1）=70KPa
所需水泵流量：Q1=1.1Q=1.1×297.5=327m3/d=14m3/h
所需水泵的吸水扬程：Hs=6+1.0=7m
选用JSJ60型井点喷射泵型。具体参数如下：流量：60m3/h，扬程：9.6m，电机功率：7.5KW。
⑤轻型井点降水基坑开挖成本测算如下：抽水时间为：开挖前：H1=S/K=2.3/0.518=4.5天，开挖、破桩头、检桩：H2=2.5天，钢筋、模板、混凝土：H3=2天，模板拆除：H4=2天，合计：11天。
综上所述，经过经济测算水位降低值小于2.3m时，每个承台采用轻型井点降水需5113元。
（2）水位降低值在2.3m-3.0m的方案计算
按照最不利的3.0m进行计算。按照基坑开挖3.5m，地下水位在原地面下1.0m，降水至基坑开挖底0.5m,水位降低值为S=3.5-1.0+0.5=3.0m。
取井距为1.2m，实际总根数50根。
综上所述，经过经济测算水位降低值在2.3m-3.0m时，每个承台采用轻型井点降水需6330元。
3.2 管井降水
（1）水位降低值小于2.3m的方案计算
按最不利的降水2.3m进行计算。按照基坑开挖2.8m，地下水位在原地面下1.2m，降水至基坑开挖底0.5m,水位降低值为S=2.8-1.0+0.5=2.3m。
①井点系统的布置
根据本工程地质情况和平面形状，管井井点选用四角布置。则基坑上口平面尺寸为10m×16m，管井距基坑边缘1m，则管井的横纵向间距分别为18m、16m。采用9m长的井管，直径30mm，滤管长2.5m，沉沙管长1.5m。井管外露地面0.2m，埋入土中8.8m。
②基坑涌水量计算
④抽水设备选用
所需潜水泵流量：Q1=1.1Q=1.1×317.4÷4=87m3/d=3.7m3/h；
所需水泵的吸水扬程：Hs=9+1.0=10；
选用100QJ8-15/3型潜水泵型。具体参数如下：流量：8m3/h，扬程：15m，电机功率：0.75KW。
综上所述，经过经济测算水位降低值小于2.3m时，每个承台采用管井降水需6265元。
水位降低值在2.3m-3.5m的方案计算
按照最不利的3.5m进行计算，按照基坑开挖4.0m，地下水位在原地面下1.0m，降水至基坑开挖底0.5m,水位降低值为S=4-1.0+0.5=3.5m，每个承台采用管井降水需6265元。
（3）水位降低值在3.5m-4.5m的方案计算
按照最不利的4.5m进行计算，按照基坑开挖5m，地下水位在原地面下1.0m，降水至基坑开挖底0.5m,水位降低值为S=5-0.1+0.5=4.5m，每个承台采用管井降水需9398元。
3.3 拉森钢板桩
按地下水位在原地面以下1m考虑，开挖深度小于4m时采用拉森Ⅲ型钢板桩支护，桩长6m；开挖深度在4m-5 m时采用拉森Ⅲ型钢板桩支护，桩长9m；开挖深度超过5m时为深基坑工程，单独编制基坑开挖专项方案。
4 结语
每个承台不同开挖深度采用不同支护形式的费用情况如下表：
通过经济比选和技术可行性分析，结合实际地质、水位情况，进行综合考虑，得出以下结论：
（1）地下水位在基坑底以下时，可采用直接放坡式开挖，基坑施工应尽可能安排在旱季。
（2）开挖深度在2.8m以下，降水深度在2.3米以下时，优先采用轻型井点降水放坡式开挖。
（3）开挖深度在2.8m≤H≤3.5m，降水深度在2.3m≤H1≤3.0m时，管井降水或轻型井点降水。
（4）开挖深度在3.5m＜H≤5m，降水深度在3.0m≤H1≤4.5m时，采用管井降水。
（5）开挖深度在H＞5.0m时，采用拉森钢板桩防护。
参考文献：
[1]施旭光,张道贺.轻型井点降水技术在施工中的应用[J].安徽建筑,2014,21(02):76-78.
[2]赵航.浅析管井降水在深基坑施工中的应用[J].科技资讯,2014(03):80-82.
论文作者:郑贺楠
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/3
标签：基坑论文; 管井论文; 水位论文; 深度论文; 地下水位论文; 条件下论文; 方案论文; 《建筑模拟》2019年第2期论文;