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1、东改工程涵洞深基坑边坡支护方案的设计及优化2002年第2期水利水电东改工程涵洞深基坑边坡支护方案的设计及优化陈一兵摘要东改工程B一Ⅲ标石山隧洞出El涵洞段开挖基坑较深,地质条件差.影响隧洞出口施工.无法按放坡方式开挖.经方案设计及优化后,选用前段五道钢管内支撑地下连续墙和后段明挖联合支护方案.关键词深基坑地下连续墙支护设计及优化l概述东深供水改造工程自2000年8月28日动工兴建.本文介绍该工程B—lit1标石山隧洞出口涵洞QlO+680QlO+850段深基坑边坡支护方案的设计及优化.QlO+680一Q1o+850段原设计方案是大明
2、挖后进行涵洞砼的施工.地面高程为37.o44.5m,在隧洞出口左侧有一砼结构低矮的二层房,在开挖边坡线内.出口涵洞结构为单孔城门型现浇砼,净空尺寸为6.4×7.2m,壁厚700mm,基坑开挖高程约V20.Om,故基坑开挖深度达17.024.5m.2工程地质在该段开挖施工几米后,出现边坡塌陷现象,根据钻孔揭露的地质情况,该地段地层自上而下为:(J)5—6.5m厚素填土:人工填土,松散;(2)1.2—12.6m厚淤质粘土:褐灰色,湿,软塑可塑;(3)2—7.6m中粗砂层:褐灰色,饱和,,松散,主要成分为石英岩;(4)4.7—11.2m全
3、风化花岗岩:可塑一硬塑;(5)以下是强风化花岗岩.水文地质显示该地层地下水丰富,地下水位高.从地质情况看,本段地层属强透水层以及软弱地层,显然强行开挖是不可行的,必须考虑边坡支护.333支护设计方案针对实际施工情况,东改工程指挥部召开了设计,监理,施工等单位参加的协调会,根据会议精神,设计部门对该段施工方案进行设计,并先后三次进行了有各单位参加的设计方案及其优化评审会.最终形成如下的设计方案并出施工图:QlO+680～QlO+765段采用五道内支撑对称地下连续墙(并与涵洞结构永久结合),QlO+765～QlO+850段采用多级放坡临
4、时大开挖联合方案(见图1)..{3巡堂-{4卜_———墅口_——图1基坑支护剖面图现将该地段的支护设计方案及其反复优化过程回顾如下.3.12001年8月20日第一次评审时的设计方案根据该地层地质,水文,涵洞结构等因素最初拟定了两种方案比较:(1)方案A一地下连续墙方案按临时稳定边坡(1:2.0)进行开挖,至30.5m高程时改用地下连续墙垂直支护进行开挖,连续墙与输水涵洞边墙(边墙厚度改为400mm)永久结合.从现有的地质资料可知:QlO+680～QlO+850段直接利用地下墙进行支护及防渗,地34下连续墙墙顶高程30.5m,涵洞建基
5、高程约20.Om,最大垂直开挖深度达10.5m,设计在墙顶(V30.0m高程)设置一道临时支撑,并利用涵洞顶拱作第二道支撑,采用逆作法施工,先施工墙顶第一道支撑,再开挖至涵洞顶拱底部(25.5m高程),浇筑顶拱砼,达到设计强度后,再进行涵洞内土方的洞挖,最后浇筑底板砼及边墙内衬砼.因QlO+680～QlO+730段中粗砂分布在V38.0～30.Om高程之间,需另设置一道防渗墙(与地下墙闭合),经比较,选用较为经济的水泥土防渗墙(墙厚300mm),防渗墙墙顶高程38.Om,墙底高程29.Om;经汁算,地下连续墙墙厚lO00mm,墙底高
6、程为12.8m,墙体人岩土深度最大为7.2m.(2)方案B一水泥土搅拌桩墙方案按原设计的开挖边坡(1:1.5)进行开挖,其中在淤质粘土及中粗砂层设置三道水泥土搅拌桩墙进行边坡加固处理.从现有的地质资料可知:需加固的淤质粘土及中粗砂层主要分布在V38.0～25.Om高程之间,经计算采用三道水泥土搅拌桩墙进行边坡加固处理,墙底均插入全风化土中1000mm,三道桩墙顶高程分别为:38.5m,34.Om,30.Om,对应墙厚分别为1550mm,1200ram,1200ram,边坡最小滑弧安全系数为1.163.估算投资约683万元.两方案比较
7、:方案A涵洞施工在连续墙围护下进行,有安全保证,且施工工期相对较短,缺点是费用高(较方案B多340万元),且涵洞土方开挖需进行洞挖,施工相对不便.方案B边坡加固处理简单,费用较低,缺点是由于设置三道水泥土搅拌桩墙,施工时需按桩墙位置分级开挖,每道搅拌桩墙施工完成后,均要有一个月的龄期,才能进行下一级开挖,因此施工工期相对较长.2001年8月20日东改指挥部,设计,监理,施工单位等各部门就以上方案优缺点进行讨论,研究,形成如下意见:①对地下连续墙方案在结合该段涵洞和进洞等永久工程的基础上重新进行优化;②在该段原设计方案的基础上,结合现
8、施工状况按临时稳定边坡重新提交一份大明挖设计方案.会议要求对设计方案进行技术可行性,安全性,经济性比较,以确定一个最佳方案予以实施.3.22001年9月6日第二次评审根据8月20日讨论会的精神,进行了方案优化设计:(1)方案I一地下连
