《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２1）—第一部分橋梁工程篇《臨江高水位超深基坑大型地連墻重力式錨碇基礎關鍵技術研究》

完成單位：湖北交通投資集團有限公司、湖北棋盤洲長江公路大橋有限公司、中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司、中交公路規(guī)劃設計院有限公司、湖北省路橋集團有限公司、湖北交通工程檢測中心有限公司、上海遠方基礎工程有限公司

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主要完成人：裴炳志、付克儉、汪西華、韓冬冬、梁振有、余 斌、過 超、李志全、周樂木、張顯安、付佰勇、李修坤、魏 坤、管維東、鄭偉鋒、閆永倫、王志誠、周翔海、黃寧、趙文藝、裴大軍、陳 亮、朱祖煌、石海洋、何 瀟、師啟龍、時笑鵬、葉方謙、譚中法、洪 林、周 偉、于高志

項目簡介

　　湖北棋盤洲長江公路大橋南錨碇臨近長江，處于98年長江洪水管涌區(qū)，基坑開挖深度達52m，為當時國內(nèi)最深基坑，加之周圍民房遍布，現(xiàn)有的施工技術和指標將帶來系列問題，具體如下：1）以往地下連續(xù)墻施工垂直度按照規(guī)范要求為1/200，考慮垂直度偏差和平面偏位后設計厚度1.5m的地連墻實際厚度將僅有0.7m，支護受力和變形將難以保證；2）以往地下連續(xù)墻基坑外一般設置隔水帷幕，地連墻槽段接縫采用旋噴樁止水，將大大增加工程造價，同時需要拆遷較多民房；3）基坑滲漏檢測一般用單示蹤劑、電滲法、聲納技術等，現(xiàn)有滲漏檢測手段不能有效檢測滲、監(jiān)測基坑內(nèi)外滲流方向和流速；4）采用傳統(tǒng)的履帶吊出渣工藝，存在施工擁擠、安全隱患大、造價費用高、施工工期長等問題；5）錨碇基礎設計計算公式不能有效考慮錨碇側(cè)向土體抗力和地連墻嵌固貢獻，不能有效反映錨碇真實受力狀態(tài)，且不能給出錨碇變位。

　　本項目針對臨江超深基坑大型地連墻錨碇關鍵技術難題，解決了超深基坑滲流難題和施工過程中基坑安全性問題，提出考慮錨碇側(cè)向土抗力和錨碇基底摩阻力的簡化分析方法。研究成果可為高水位地區(qū)深基坑、懸索橋錨碇基礎設計與施工提供參考。相關研究成果榮獲2021年度中國交通協(xié)會科技獎二等獎。

項目創(chuàng)新點

　?。?）提出了基于土體水平抗力剛度分配的錨碇基礎受力機理的新型分析方法，確定了超深大型地連墻施工全過程受力變形控制標準，為地連墻錨碇基礎設計計算提供了新理論。設計方法可以計算地連墻復合錨碇受力模式、考慮錨碇基礎側(cè)向土體和基底土體作用、僅考慮錨碇底板受力各種情況下錨碇基礎的荷載分擔模式，計算結(jié)果與有限元、實測結(jié)果一致，為設計提供新的計算方法。

　　（2）系統(tǒng)研究了基坑施工因素對地連墻支護受力和變形的影響，研發(fā)了改進地連墻施工新工藝、門架+半自動渣斗出渣工藝，形成了臨江高水位大型地連墻重力式錨碇基礎施工工法。研發(fā)的旋挖鉆機引孔+成槽機抓取覆蓋層+銑槽機鉆巖層新工藝以及刷壁工藝大大提升了地連墻施工質(zhì)量，提升了地連墻的整體剛度和抗?jié)B性能，研發(fā)的門架+半自動渣斗出渣工藝解決了出渣困難問題，保障了基坑在枯水期施工完成，減小了施工風險。

　?。?）采用多離子示蹤方法對基坑內(nèi)外地下水滲流進行了現(xiàn)場監(jiān)測，結(jié)合數(shù)值計算和反演分析，形成了臨江高水位深基坑地下水滲流控制關鍵技術。首次采用多離子示蹤方法確定了基坑底部潛在滲漏點，提高了地下水滲流分析結(jié)果的可靠性和圍護結(jié)構的經(jīng)濟性采用地下水數(shù)值模擬軟件對考慮地下水滲流后離子濃度擴散情況進行了分析，有現(xiàn)場實測濃度進行了對比，開展了基坑滲流反分析，驗證了基坑實際滲流情況。采用墻底灌漿和坑內(nèi)降排水結(jié)合的止水設計，經(jīng)現(xiàn)場試驗和論證后取消常規(guī)擋水帷幕設計和接縫止水。

應用案例

　?。?）湖北棋盤洲長江公路大橋應用

　　通過優(yōu)化成槽工藝、槽段間采用刷壁工藝嚴控接頭質(zhì)量、控制地連墻垂直度和施工誤差、采用超前鉆動態(tài)確定地連墻嵌巖深度等措施，大大提升了地連墻的施工質(zhì)量和抗?jié)B性能，基坑開挖采用采用門架+半自動渣斗出渣工藝取代傳統(tǒng)的履帶吊出渣工藝，解決了出渣困難的問題，加快了基坑開挖進度，保證了大體積超深基坑開挖和封底在枯水期完成，地連墻施工和基坑開挖縮短工期5個月，為工程節(jié)約費用約7200萬元。

　　（2）深中通道伶仃洋大橋、廣西龍門大橋、四川卡哈洛大橋等地下連續(xù)墻基坑建設

　　自2017年09月至今，上海遠方基礎工程有限公司應用“臨江高水位超深基坑大型地連墻重力式錨碇基礎關鍵技術研究”的研究成果，參建了深中通道伶仃洋大橋、廣西龍門大橋、四川卡哈洛大橋等諸多大橋錨碇施工，以及參建了廣州地鐵、深圳地鐵、長沙地鐵、鄭州地鐵、哈爾濱地鐵等國內(nèi)十余個城市的地鐵車站施工，同時還有深圳恒大中心等數(shù)十個房建深基坑的施工。在上述深基坑的地下連續(xù)墻施工質(zhì)量安全控制、綠色環(huán)保施工等方面進行了廣泛的應用，避免較大安全事故30余起。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　本項目攻關成果有效解決了錨碇基坑和基礎在設計、施工、運營中的問題，研究過程中形成專利21項（其中發(fā)明專利10項）、標準2項、工法1項、軟件著作權1項，發(fā)表論文5篇，研發(fā)了大跨懸索橋地連墻錨碇基坑施工過程監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與預警預報平臺，提高了大跨懸索橋地連墻錨碇基坑施工的安全性。研究成果對于保障棋盤洲長江公路大橋南錨碇等工程的順利建設意義重大，具有重要的社會效益，對今后同類項目的設計、施工、科研具有很好的借鑒和指導意義，持續(xù)提升大跨懸索橋錨碇的建養(yǎng)水平。累計創(chuàng)造經(jīng)濟效益2.52億元，經(jīng)濟社會效益顯著，推廣應用前景廣闊。