钢管桩在深基坑支护中的应用
摘要：本文以新建兰新铁路第二双线达坂城湿地特大桥跨既有兰新铁路60+100+60米连续梁施工为例，介绍在邻近既有线深基坑支护中，采用气动夯管技术施工钢管桩，代替挖孔桩+钢板桩防护，起到了良好的支护作用。
关键词：邻近既有线深基坑；钢管桩；挖孔桩+钢板桩；气动夯管技术 1、工程概况
兰新铁路第二双线（新疆段）达坂城湿地特大桥由中铁十二局集团有限公司承建，达坂城湿地特大桥DK1758+156.85～DK1763+783.91，全长5627.06m,该桥在128#和129#墩与既有兰新铁路K1799+230处相交，采用上跨式跨越既有兰新铁路，线路交角为22°，梁部为一联（60+100+60）m连续梁，采用支架现浇法施工，桩基础、墩柱具体尺寸见下表。
墩台号 桩基(m) 承台(m) 墩柱(m) 梁部
127# 12根φ1.5m桩长37m 14.6×10.6×3.5 圆端型实体墩 （60+100+60）m
连续梁
128# 20根φ1.50m桩长43m 18.6×14.6×5.0 圆端型实体墩
129# 25根φ1.50m桩长45m 18.6×18.6×5.0 圆端型实体墩
130# 12根φ1.5m桩长37m 14.6×10.6×3.5 圆端型实体墩
2、地质条件
根据现场实际情况，在基坑范围内土层为角砾、砾砂。地下水位-5.0m。
3、基坑支护方案
原支护设计方案如下：跨越既有铁路两侧桥墩临近既有线一侧采用 ∅125cm挖孔桩防护方案对原有铁路路基进行加固。128#、129#墩临近既有铁路侧各布置12根防护桩，防护桩桩间距为2m，单根桩桩长为15m。其他三侧采用拉森IV型钢板桩防护。在基坑周围布置两个降水井，直径800mm，深度12m。
根据现场实际情况及工期要求，在临近既有线一侧采用钢管桩进行防护处理，对其它三侧采用自然放坡进行处理。钢管桩直径∅426mm,壁厚为≥10mm,桩长14m,桩中心间距：支护面1.2m,支撑面1.6m。变更后的支护方案如
下图：
4、支护结构本身的强度、变形计算
4.1、材料选择
材料选用426钢管支护，壁厚10mm。截面形式下图，
4.2、钢管参数计算
①截面惯性矩
当D远大于壁厚t时计算公式如下：
Ⅰss= （1-a4）=（1- ）=2.83×108mm4（a= ）
②截面抵抗拒
Wss = Ⅰss /(d/2) = 13.93×105mm3
4.3、钢管受弯承载力计算
M= γs·wss·ƒss
γs—钢管截面塑性发展系数，圆钢管取1.08
wss—截面抵抗拒
ƒss—钢管抗拉强度，20号钢管为470～550N/mm2可取470N/mm2
M=γs·wss·ƒss=1.08×13.93×105×470=706.2 KN·m
4.4、土压力的计算
由于基坑侧位于既有兰新铁路线，基坑不允许列车通过时变形，故要对其土压力进行计算。由于基坑紧邻铁路路基，考虑到列车通过时的震动荷载影响，为了安全起见采用如下的计算简图。
计算过程中采用水土合算原则进行计算。
Ka=tan2（450–)
σa—主动土压力强度
q—附加荷载
ri—各层土的天然重度
ka—主动土压力系数
—土的内摩擦角，本工程根据图层情况取400
基坑上部土压力强度
Ka=tan2（450–)=0.217
火车轨道取1.1的动力系数
q=q1+q2=1.1×30+0.217×20×1.8=40.8kpa
σa1=（q+rihi）ka=q·ka=40.8×0.217=8.85kpa
基坑下部土压力强度
σa2=（q+rihi）ka=（40.8+20×7.0）×0.217=39.2kpa
基坑土压力计算
Ea=（σa1+σa2）×h/2=168.2kN/m
钢管桩间距1.2m
故Pa=201.84KN
4.5、钢管桩承受弯矩
合力作用点为
h==3.19m（距底部高度）