明挖隧道深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)論文
摘要：明挖隧道深基坑支護(hù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須全面分析地質(zhì)資料，再確定合理的設(shè)計(jì)方案。本文較詳細(xì)地介紹了黃埔東路改造工程豐樂路隧道的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，通過工程實(shí)例設(shè)計(jì)介紹，供其它類似工程設(shè)計(jì)作參考。
關(guān)鍵詞：明挖隧道；深基坑；支護(hù)；系統(tǒng)工程
1工程概況
黃埔東路改造工程由黃埔大道支線至華坑路。石化路隧道位于黃埔東路與石化路交叉口，主線下穿石化路，配合黃埔東路整體快速化改造理念而設(shè)計(jì)的。隧道設(shè)計(jì)范圍為K3+137~K3+342，開口段長為115m，閉口段長為90m，共205m，節(jié)段劃分為1~16節(jié)段。整個(gè)隧道最大縱坡為4.9%，豎曲線半徑1500m。
在閉口段頂部交叉口處人行道，黃埔東路和石化路平面交換交通采用交通燈控制，設(shè)調(diào)頭車道，設(shè)輔道供左轉(zhuǎn)和超高車輛行駛，右轉(zhuǎn)交通由右轉(zhuǎn)車道通行。直行車輛（超高車輛除外）一律從隧道內(nèi)通行。
隧道采用U形開口框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和箱形閉合框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)，寬度14.2~14.8米，隧道結(jié)構(gòu)采用明挖施工，最大開挖深度約為13.227m左右。
為保證基坑土方開挖、隧道結(jié)構(gòu)施工及周邊建筑物和車輛通行的安全，根據(jù)本工程基坑開挖深度、工程地質(zhì)條件和周邊地形，設(shè)計(jì)分段采用不同的基坑支護(hù)形式。
2工程地質(zhì)情況
本工程場(chǎng)地位于廣州市黃埔東路（黃埔大道支線－華坑路），其地貌單元多屬珠江三角洲平原區(qū)，局部為剝蝕殘丘，地形局部有起伏，河涌較發(fā)育，沿線多分布商鋪、綠化地、河涌及居民區(qū)。
根據(jù)本次詳勘所揭露的地層情況，把巖土分層特征自上而下分述如下：
�、偃斯ぬ钔�；
②海陸交互相沉積層自上而下由淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉砂、粉質(zhì)粘土等組成；
�、蹧_洪積層自上而下由粉質(zhì)粘土、粉砂、中砂、礫砂等組成；
④殘積層粉質(zhì)粘土為泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖、礫巖風(fēng)化殘積土，自上而下由可塑狀粉質(zhì)粘土及硬塑狀粉質(zhì)粘土組成；
�、輾埛e層粉質(zhì)粘土為花崗巖風(fēng)化殘積土，自上而下由可塑狀粉質(zhì)粘土及硬塑狀粉質(zhì)粘土組成；
⑥白堊系基巖由泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖、礫巖組成。按風(fēng)化程度的不同分為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化三個(gè)風(fēng)化巖帶；
�、哐嗌饺诨◢弾r由花崗巖組成。按風(fēng)化程度的不同分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化四個(gè)風(fēng)化巖帶。
3隧道基坑支護(hù)設(shè)計(jì)
3.1支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。
3.1.1根據(jù)基坑的規(guī)模和周邊構(gòu)筑物情況，本工程基坑等級(jí)（泵房基坑等級(jí)為一級(jí)）為二級(jí)，重要性系數(shù)為1.0。
3.1.2隧道主體結(jié)構(gòu)基坑采用明挖法施工。基坑使用年限為一年；
3.1.3基坑工程整體穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)大于1.3，抗滑移安全系數(shù)、基坑底部土體隆起和抗?jié)B流穩(wěn)定安全系數(shù)均應(yīng)大于1.3；
3.1.4支護(hù)結(jié)構(gòu)的尺寸應(yīng)滿足隧道結(jié)構(gòu)凈空、結(jié)構(gòu)邊界的要求，并適當(dāng)預(yù)留富裕量，以滿足施工誤差、測(cè)量誤差、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的.要求；
3.1.5針對(duì)場(chǎng)地的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，考慮周邊構(gòu)筑物的情況，合理選擇施工方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)型式。確保隧道施工對(duì)周邊構(gòu)筑物無危害或?qū)⒂绊憸p至最��；
3.1.6支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)方便基坑開挖、結(jié)構(gòu)及外包防水層的施工。
3.2支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2.1基坑使用年限：一年。
3.2.2基坑安全等級(jí)：二級(jí)（除泵房基坑），重要系數(shù)為1.0。
3.3支護(hù)結(jié)構(gòu)主要材料。
3.3.1混凝土：鉆孔灌注樁采用C25水下混凝土，冠梁、腰梁采用C30混凝土。
3.3.2鋼筋：直徑≥12mm鋼筋采用熱軋HRB335鋼筋，直徑≤12mm鋼筋采用R235鋼筋，其主要技術(shù)性能應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB13013-91和GB1499-1998的有關(guān)規(guī)定。
3.3.3鋼材：所有鋼材采用Q235A鋼，質(zhì)量應(yīng)滿足GB/T1591-94的有關(guān)規(guī)定。
3.4支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容。本標(biāo)段基坑支護(hù)主要采用拉森Ⅳ型鋼板樁+鋼管橫撐和鉆孔灌注排樁+鋼筋混凝土橫撐兩種支護(hù)方式，具體描述如下：
3.4.1基坑1~2、15~16節(jié)段。本節(jié)段基坑采用拉森Ⅳ型鋼板樁+鋼管支撐，拉森Ⅳ型鋼板樁長度設(shè)計(jì)分別為9m及12m，空心鋼管支撐斷面尺寸為直徑600×14@6000mm，同時(shí)為防止基坑外的水滲入基坑，在鋼板樁外側(cè)打出雙排直徑0.5m深層攪拌樁。
3.4.2基坑3~8、10~14節(jié)段。本節(jié)段基坑采用鉆孔灌注排樁+鋼筋混凝土橫撐，鉆孔灌注樁直徑1.2m，樁間距1.4m，鉆孔樁之間采用直徑0.8米旋噴樁止水，鉆孔樁頂設(shè)置1.2×1m冠梁，并在兩側(cè)冠梁之間設(shè)置一道0.8×0.8m鋼筋混凝土支撐。
3.4.3基坑9節(jié)段（泵房段）。本節(jié)段基坑采用鉆孔灌注排樁+鋼筋混凝土橫撐，鉆孔灌注樁的直徑為1.2m，樁間距1.4m，鉆孔樁之間采用直徑0.8m雙管旋噴樁止水。鉆孔樁頂設(shè)置1.2×1m冠梁，在距冠梁下面處設(shè)置0.8×1m腰梁，并在兩側(cè)冠梁、腰梁之間各設(shè)置第一道0.8×0.8m鋼筋混凝土支撐。
4施工工藝和施工安全措施
根據(jù)地質(zhì)資料，基坑全線均有軟弱土層存在，需要進(jìn)行軟基處理。軟基處理采用水泥攪拌樁。軟基處理完成后，才可以進(jìn)行基坑開挖工作。
4.1基坑施工工藝及注意事項(xiàng)。
4.1.1基坑開挖時(shí)應(yīng)分段、分層開挖，隨挖隨支，分層開挖深度一般為1～2m，開挖寬度應(yīng)滿足支護(hù)作業(yè)和邊坡臨時(shí)穩(wěn)定性的要求，基坑頂3m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載。
4.1.2基坑開挖應(yīng)自上而下地進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖，嚴(yán)禁大鍋底開挖，開挖后應(yīng)及時(shí)支護(hù)；
4.1.3鉆孔灌注排樁+鋼筋混凝土橫撐施工順序：先施工支護(hù)樁，后施工止水旋噴樁，待支護(hù)樁齡期14天以上強(qiáng)度后，設(shè)置擋水高磚墻,開挖基坑，施工冠梁和混凝土支撐,齡期達(dá)到14天后繼續(xù)開挖土方到基坑底，然后馬上封底施工墊層、底板，繼續(xù)施工側(cè)墻、頂板結(jié)構(gòu)直到地面，回填基坑，基坑工程結(jié)束。 4.1.4基坑開挖前應(yīng)確實(shí)查明地下管線和周邊構(gòu)筑物的情況，采取適當(dāng)措施，確保施工期間地下管線和構(gòu)筑物的安全。
4.1.5基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)及時(shí)平整基坑，疏干基坑內(nèi)積水鋪設(shè)墊層，澆筑底板。
4.1.6整個(gè)施工期間應(yīng)注意做好基坑內(nèi)排水措施。
4.2高壓噴樁施工注意事項(xiàng)。
4.2.1旋噴樁主要用于基坑的防水防滲，本工程采用雙管旋噴法。
4.2.2旋噴樁單管法高壓水射流的壓力宜大于20MPa，提升速度為20~25cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20~25rpm；雙管法高壓水射流的壓力宜大于20MPa，提升速度為6~12cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8~12rpm；三管法高壓水射流的壓力宜大于30MPa，提升速度為6~12cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8~12rpm。
4.2.3水泥漿液的水灰比可取1.0~1.5。
4.2.4施工時(shí)應(yīng)保證鉆孔的垂直偏差不超過1%，樁位偏差不大于50mm。
4.3水泥攪拌樁施工注意事項(xiàng)。水泥攪拌樁要求采用四攪拌噴法施工：水泥摻入比為13%~15%（每米樁水泥和量約55~60kg），攪拌樁施工鉆進(jìn)與提升時(shí)，轉(zhuǎn)速宜采用中檔，鉆至設(shè)計(jì)深度應(yīng)原深度旋轉(zhuǎn)噴漿15秒后再提升噴漿，提升速度控制在0.8~1.0m。攪拌樁施工過程中應(yīng)保持注漿壓力支0.5Mpa以上，且保持注漿連續(xù)，如果出現(xiàn)停電或機(jī)械事故而產(chǎn)生噴漿繼續(xù)時(shí)，應(yīng)采取搭接1.5m重復(fù)噴漿攪拌接樁處理。
施工前要先進(jìn)行工藝試樁，以確定施工參數(shù)，用以指導(dǎo)地基處理施工。
4.4鋼板樁施工注意事項(xiàng)。
4.4.1鋼板樁采用分段打入法施工，鋼板樁打入前必須嚴(yán)格檢查板樁鎖口完好，以確保板樁止水效果。
4.4.2鋼板樁拐角位置應(yīng)最先打入，拐角采用異形板樁定位。
4.4.3鋼板樁與鉆孔樁勻界位置，采用高壓噴樁封閉。
4.5鉆孔灌注樁施工注意事項(xiàng)。
4.5.1施工單位在施工前應(yīng)對(duì)樁位坐標(biāo)、各項(xiàng)高程數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)核算，準(zhǔn)確無誤后方能放線施工。
4.5.2施工鉆孔時(shí)應(yīng)做好地質(zhì)層面記錄，如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與鉆孔資料相差較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，協(xié)調(diào)處理。
4.5.3樁孔的中心位置允許偏差不大于30mm，樁基傾斜度允許偏差不大于0.5%。
4.6施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)兩側(cè)便道、周邊建筑物的監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制地表及路面下沉，施工中應(yīng)及時(shí)反饋量測(cè)信息，如發(fā)現(xiàn)異�；蚺c設(shè)計(jì)不符合應(yīng)及時(shí)提出、及時(shí)處理，以確保施工安全。
5基坑監(jiān)測(cè)
基坑支護(hù)工程是一種風(fēng)險(xiǎn)性大的系統(tǒng)工程，施工應(yīng)遵照動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工規(guī)定，確�；颖旧砑爸苓叚h(huán)境的安全。
5.1監(jiān)控目的。將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)值相比較以判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)，做到信息化施工；
將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果用于信息化反饋優(yōu)化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷目的。
5.2本基坑工程中，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如下：
�、巽@孔樁測(cè)斜；
�、谕馏w的側(cè)向位移；
�、刍禹斆娴某两盗亢退轿灰�；
④臨近房屋建筑物沉降、傾斜；
�、葜苓叺缆烦两岛臀灰疲�
�、薜孛娉两担�
�、叩叵鹿芫�沉降和位移；
⑧地下水位；⑨鉆孔樁樁側(cè)土壓力。
6結(jié)語
明挖隧道深基坑支護(hù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須全面分析地質(zhì)資料，再確定合理的設(shè)計(jì)方案。施工中將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)值相比較以判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)，做到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工，確保基坑本身及周邊環(huán)境的安全。
參考文獻(xiàn)：
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[2]JTGD70-2004公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2004.
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