《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）—第一部分桥梁工程篇《临江高水位超深基坑大型地连墙重力式锚碇基础关键技术研究》

完成单位：湖北交通投资集团有限公司、湖北棋盘洲长江公路大桥有限公司、中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司、中交公路规划设计院有限公司、湖北省路桥集团有限公司、湖北交通工程检测中心有限公司、上海远方基础工程有限公司

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主要完成人：裴炳志、付克俭、汪西华、韩冬冬、梁振有、余 斌、过 超、李志全、周乐木、张显安、付佰勇、李修坤、魏 坤、管维东、郑伟锋、闫永伦、王志诚、周翔海、黄宁、赵文艺、裴大军、陈 亮、朱祖煌、石海洋、何 潇、师启龙、时笑鹏、叶方谦、谭中法、洪 林、周 伟、于高志

项目简介

　　湖北棋盘洲长江公路大桥南锚碇临近长江，处于98年长江洪水管涌区，基坑开挖深度达52m，为当时国内最深基坑，加之周围民房遍布，现有的施工技术和指标将带来系列问题，具体如下：1）以往地下连续墙施工垂直度按照规范要求为1/200，考虑垂直度偏差和平面偏位后设计厚度1.5m的地连墙实际厚度将仅有0.7m，支护受力和变形将难以保证；2）以往地下连续墙基坑外一般设置隔水帷幕，地连墙槽段接缝采用旋喷桩止水，将大大增加工程造价，同时需要拆迁较多民房；3）基坑渗漏检测一般用单示踪剂、电渗法、声纳技术等，现有渗漏检测手段不能有效检测渗、监测基坑内外渗流方向和流速；4）采用传统的履带吊出渣工艺，存在施工拥挤、安全隐患大、造价费用高、施工工期长等问题；5）锚碇基础设计计算公式不能有效考虑锚碇侧向土体抗力和地连墙嵌固贡献，不能有效反映锚碇真实受力状态，且不能给出锚碇变位。

　　本项目针对临江超深基坑大型地连墙锚碇关键技术难题，解决了超深基坑渗流难题和施工过程中基坑安全性问题，提出考虑锚碇侧向土抗力和锚碇基底摩阻力的简化分析方法。研究成果可为高水位地区深基坑、悬索桥锚碇基础设计与施工提供参考。相关研究成果荣获2021年度中国交通协会科技奖二等奖。

项目创新点

　　（1）提出了基于土体水平抗力刚度分配的锚碇基础受力机理的新型分析方法，确定了超深大型地连墙施工全过程受力变形控制标准，为地连墙锚碇基础设计计算提供了新理论。设计方法可以计算地连墙复合锚碇受力模式、考虑锚碇基础侧向土体和基底土体作用、仅考虑锚碇底板受力各种情况下锚碇基础的荷载分担模式，计算结果与有限元、实测结果一致，为设计提供新的计算方法。

　　（2）系统研究了基坑施工因素对地连墙支护受力和变形的影响，研发了改进地连墙施工新工艺、门架+半自动渣斗出渣工艺，形成了临江高水位大型地连墙重力式锚碇基础施工工法。研发的旋挖钻机引孔+成槽机抓取覆盖层+铣槽机钻岩层新工艺以及刷壁工艺大大提升了地连墙施工质量，提升了地连墙的整体刚度和抗渗性能，研发的门架+半自动渣斗出渣工艺解决了出渣困难问题，保障了基坑在枯水期施工完成，减小了施工风险。

　　（3）采用多离子示踪方法对基坑内外地下水渗流进行了现场监测，结合数值计算和反演分析，形成了临江高水位深基坑地下水渗流控制关键技术。首次采用多离子示踪方法确定了基坑底部潜在渗漏点，提高了地下水渗流分析结果的可靠性和围护结构的经济性采用地下水数值模拟软件对考虑地下水渗流后离子浓度扩散情况进行了分析，有现场实测浓度进行了对比，开展了基坑渗流反分析，验证了基坑实际渗流情况。采用墙底灌浆和坑内降排水结合的止水设计，经现场试验和论证后取消常规挡水帷幕设计和接缝止水。

应用案例

　　（1）湖北棋盘洲长江公路大桥应用

　　通过优化成槽工艺、槽段间采用刷壁工艺严控接头质量、控制地连墙垂直度和施工误差、采用超前钻动态确定地连墙嵌岩深度等措施，大大提升了地连墙的施工质量和抗渗性能，基坑开挖采用采用门架+半自动渣斗出渣工艺取代传统的履带吊出渣工艺，解决了出渣困难的问题，加快了基坑开挖进度，保证了大体积超深基坑开挖和封底在枯水期完成，地连墙施工和基坑开挖缩短工期5个月，为工程节约费用约7200万元。

　　（2）深中通道伶仃洋大桥、广西龙门大桥、四川卡哈洛大桥等地下连续墙基坑建设

　　自2017年09月至今，上海远方基础工程有限公司应用“临江高水位超深基坑大型地连墙重力式锚碇基础关键技术研究”的研究成果，参建了深中通道伶仃洋大桥、广西龙门大桥、四川卡哈洛大桥等诸多大桥锚碇施工，以及参建了广州地铁、深圳地铁、长沙地铁、郑州地铁、哈尔滨地铁等国内十余个城市的地铁车站施工，同时还有深圳恒大中心等数十个房建深基坑的施工。在上述深基坑的地下连续墙施工质量安全控制、绿色环保施工等方面进行了广泛的应用，避免较大安全事故30余起。

社会效益与经济效益

　　本项目攻关成果有效解决了锚碇基坑和基础在设计、施工、运营中的问题，研究过程中形成专利21项（其中发明专利10项）、标准2项、工法1项、软件著作权1项，发表论文5篇，研发了大跨悬索桥地连墙锚碇基坑施工过程监测数据分析与预警预报平台，提高了大跨悬索桥地连墙锚碇基坑施工的安全性。研究成果对于保障棋盘洲长江公路大桥南锚碇等工程的顺利建设意义重大，具有重要的社会效益，对今后同类项目的设计、施工、科研具有很好的借鉴和指导意义，持续提升大跨悬索桥锚碇的建养水平。累计创造经济效益2.52亿元，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。