龙岗河干流综合治理二期工程新建截污箱涵开挖对东部供水水源工程管桥的影响分析

林潮

摘 要：龙岗河干流综合治理二期工程右岸新建截污箱涵需穿越东部供水水源工程大坝河倒虹管段，为确保现有管桥的安全，通过有限元数值分析软件Plaxis8.2的模拟，分析箱涵开挖支护措施对现状桥桩的影响，优化支护方案和指导施工。

关键词：龙岗河 箱涵开挖支护 管桥 有限元

1.工程概况

1.1平面交叉

龙岗河干流综合治理二期工程与深圳市东部供水水源工程在平面布置上存在水平投影交叉，具体为右岸1.5×2.0m次截流箱涵在YHC1+487处相交，交角为82°；施工区域箱涵桩号为YHC1+467～ YHC1+507。

深圳市东部供水水源工程与龙岗河干流综合治理二期工程交叉段属大坝河倒虹管段，该段以管桥架空的型式斜穿龙岗河，起点桩号为K23+755，终点桩号为K23+897，全长142m。该段管桥以6处排架架空过河，从左至右编号为①～⑥号管桥，桩顶高程36.641～32.5m，管桥上部采用钢结构，基础采用桩柱式结构，柱直径为Ф1400，桩为Ф1600钻孔灌注桩。

1.2交叉段截污箱涵设计方案

右岸YHC1+487处1.5×2.0m小箱涵基坑底高程为19.194m，中心线距东江水源工程管桥⑤号桥桩15.4m，距⑥号桥桩5.1m，埋设于现状地面以下2.8m，现状地面以下地层组成为1.3m的填土层，1.8m的中粗砂层，1m的细砂层，8.3m的全风化砂岩。由于箱涵中心线距离左侧桥桩仅5.1m，同时基坑存在强透水层，拟采用Ф25@1200非预应力全段注浆锚杆+旋喷桩止水的支护形式，其中旋喷桩距⑥号桥桩2m，尺寸为Ф700@500，深入相对不透水层1.0m，平均长度4.8m，锚杆施工时须避开桥桩。基坑开挖过后在基坑开挖范围内采用500厚M7.5浆砌石护面。详见图2。

2.分析内容

本次主要对龙岗河干流综合治理二期工程右岸（YHC1+467～ YHC1+507）与深圳市东部供水水源工程交叉段的设计专项进行评估分析，評估内容为龙岗流河干流综合治理二期工程截污箱涵基坑开挖及建成后对深圳市东部供水水源工程管桥桩的影响，是否影响供水安全。

3.分析方法

3.1土体本构模型选择

为整体分析基坑在开挖过程中土体卸载对东部供水管桩的影响，本次评估采用PLAXIS8.2的HS模型进行模拟基坑开挖过程中对供水管桩的影响分析。

3.2结构模型选择

砼面层及桥桩：选用弹塑性的板单元模拟，其具有相当的抗弯刚度、强度和轴向刚度、强度， 可以承受拉、压、弯、剪力。

全段注浆锚杆：选用弹塑性的土工格栅单元等效模拟，其具有轴向刚度、强度而无弯曲刚度、强度，只能承受拉力，不能承受压力。

3.3计算简图

本次计算选用基坑开挖至设计高程，管桩顶部不考虑供水管及水重作用的极端工况进行模拟。

工况一：施工第一排锚杆，不进行开挖，基坑顶部考虑15kPa临时荷载，地下水位不变；

工况二：开挖1.7m施工第二排锚杆，基坑顶部考虑15kPa临时荷载，地下水位隆至开挖面；

工况三：开挖至基坑底施工第三排锚杆，基坑顶部考虑15kPa临时荷载，地下水位降至基坑底；

3.4设计基础资料

（1）地层参数见表1。

（2）桥梁桩及锚杆的计算所需参数见表2、表3。

4.计算结果

4.1开挖边坡位移分析

计算分析后，河道边坡总位移为9.94mm，水平位移为9.60mm，竖向位移为6.84mm。

4.2东部供水桥桩位移分析

桥桩总位移为7.88mm，水平位移7.71mm，竖向位移1.59mm。各位移分析图分别见图4～6。龙岗河二期截污箱涵建设开挖建设对桥梁桩基的产生的影响较小，桥梁桩基的变形满足现行规范的要求。

经计算，箱涵基坑开挖引起桥桩顶部总位移为7.88mm。

根据东部供水水源工程竣工图资料，供水管与⑥号桥桩采用GPZ200-DaH型单向活动支座连接，纵向允许最大位移为±50mm，管桥位移不会影响供水管安全。

5.结束语

龙岗流河干流综合治理二期工程截污箱涵基坑开挖过程引起深圳市东部供水水源工程管桥⑥号桥桩桩顶最大位移为7.88mm，满足相关规范的安全允许值，同时供水钢管与管桥桩联接的盘式橡胶支座允许最大纵向位移为±50mm，因此基坑开挖引起的位移不会影响供水管安全。

目前该段位置已经施工完毕，施工过程中根据第三方监测的成果，东部供水水源工程管桥⑥号桥桩桩顶最大位移为0.1mm，箱涵建设完毕成后采取浆砌石护坡，防止冲刷，对深圳市东部供水水源工程管桥桩的安全有积极作用，目前桥桩已经稳定无变形。

参考文献：

[1]龙岗河流域水环境综合整治工程——龙岗河干流综合治理二期工程初步设计报告.深圳市水务规划设计院，2011.

[2]东部供水水源工程永湖～松子坑段倒虹吸管管桥施工图.深圳市水利规划设计院，1998.

[3]郝峰.高压旋喷桩复合土钉墙Plaxis有限元分析.探矿工程（岩土钻掘工程），2009，第36卷第9期.