摘要：我国大城市城市人口急剧上升，客流量增大，城市地铁建设迅速发展。地铁线路在施工过程中会对周边已有的构造物造成影响，区间盾构施工与已有的建筑存在冲突，需对原有的建筑基础拆除，若支护方案不合理，容易造成基坑坍塌，对施工人员安全造成隐患；本文通过对地铁3号线施工过程中对已有桩基拆除进行支护方案分析计算，为同类型拆除桩基支护方案提供理论计算参考。
关键词：盾构施工 人工挖孔桩 钢护筒围堰
1 引言
本文通过计算钢护筒围堰的水阻力、稳定性、强度及坑底管涌等内容，确保支护拆除围堰的施工安全。
2 工程概况
合肥地铁3号线阜阳路站～淮南路站区间下穿板桥河，区间盾构与临泉路板桥河桥南侧管线桥桩基冲突，需对现状管线桥进行临时改迁，拆除桩基础。确定对盾构掘进线路上的废弃桩基采用人工挖孔进行凿除处理。河道内的挖孔桩施工采用钢护筒作为围堰支护。
图1 钢护筒围堰立面图
3、设计内容
本次设计为阜阳路站～淮南路站区间废弃桩基清障处理临时施工围堰。
4、水阻力计算
R1=KA（rv2/2g）（kN）
r-水的容重，取r=10kN/m3
v-水的设计流速（m/s）
v=δ1*δ2*v0
δ1-钢护筒入水后，因河床断面缩小而引起的流速增大系数，应由模拟实验确定，如缺乏资料，δ1可取1.1。
δ2-钢护筒周边涡流和吸力引起的水流增大系数，应由模拟实验确定，如缺乏资料，δ2可取1.1。
v0-墩位处水流流速，v0取2.07m/s（根据洪评报告）。
A-钢护筒阻力面积。
A=H*D
D-钢护筒宽度，D取5.5。
H-钢护筒入水深度，H取5.19。
K-形状系数，因钢护筒是圆形，K取0.8。
R1=KA（rv2/2g）
=0.8*5.19*5.5*（10*（1.1*1.1*2.07）^2/20）
=71.63kN
5、钢护筒稳定计算
钢护筒围堰埋置深度为2m，钢护筒高度为7.41m，直径为5.52m，板厚为16mm，自重为209.26kN。
5.1、主动土压力计算公式
根据计算结果
P=138.96kN
5.2、被动土压力计算公式
P=518.45kN
5.3、钢护筒抗倾覆稳定
K0=s/e0
e0=（∑Piei+∑Hihi）/∑Pi
Pi-标准值组合引起竖向力（kN），取209.26kN。
Hi-标准值组合引起的水平力（kN），取71.63kN。
hi-水平力对验算截面的力臂（m），取4.60m。
ei-竖向力Pi对截面重心的力臂（m），因重力与重心重合，ei取0。
e0=（∑Piei+∑Hihi）/∑Pi =0.36m
K0=s/e0=7.64＞1.2满足规范要求。
5.4、钢护筒抗滑移计算
Kc=（μ∑Pi+∑Hip）/∑Hia
Pi-标准值组合引起竖向力（kN），取209.26kN。
∑Hip-抗滑稳定水平力之和，取518.45kN
∑Hia-滑动水平力之和，取（138.96+71.63）即210.59kN
Kc=（μ∑Pi+∑Hip）/∑Hia
=（0.25*209.26+518.4）/210.59
=2.7＞1.2满足规范要求。
5.4、强度计算
最小临界荷载qcr=3EI/R3，取竖向高度b=2000mm计算
其中I=1/12*bh3=341333+4500000=4534133mm4（含加劲肋刚度）
E=2.06×105N/mm2
R=2750mm
qcr=134.74N/mm，等效压强为67KPa，可满足6米水深强度要求。
6、坑底土管涌验算
在基坑底粉质粘土渗透系数很小，渗水量很少，管涌现象往往是突然发生的泥塑泥流，造成事故，为避免事故，则要求
γ’≥kj
γ’–土浸在水中有效容重。
k-安全系数，取1.5～2。
j-渗流力。
j=irw=hrw/（h+2t）
rw–水容重。
i–水头梯度；
t–钢围堰入土深度；
h–水位至坑底深度
由以上两式可得到
t≥（khrw-γ’h）/（2γ’）
根据洪评报告，h取5.16m，k取1.7，则有
t=（1.7*5.16*10-9.8*5.16）/（2*9.8）
=1.90m
实际施工时，钢护筒围堰埋深不小于2m，满足钢围堰入土计算深度。
7、结语
本文通过计算钢护筒围堰的水阻力、稳定性、强度及坑底管涌等内容，满足规范要求，为类似工程提供计算参考依据，确保支护拆除钢护筒围堰的施工安全。
参考文献：
【1】 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）[S].北京：人民交通出版社.2018.
【2】 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）[S].北京：人民交通出版社.2007.
【3】 《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）[S].北京：中国建筑工业出版社.2018
论文作者:王亚齐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/4
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