明挖暗埋下穿式隧道结构优化研究

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1、明挖暗埋下穿式隧道结构优化研究广东省长大公路工程有限公司广东广州510431摘要：木文主要依托广佛肇高速公路鼎湖山2号隧道项目，主要针对明挖暗埋隧道隧道结构尺、？、基坑开挖支护方式的设计优化及基坑内撑系统的施工方案等优化技术，分别从施工工期、经济效益等方面进行认真比较及论证，以求达到质量可控、降低安全风险、缩短工期、降低工程成木的最佳方案，为其他类似工程提供借鉴依据。关键词：明挖隧道；结构优化；结构内撑一、项目概况鼎湖山二号隧道全长985m,分为U型段及箱型段，采用双室双向六车道，木项目采用BOT+EPC模式。木项目鼎湖山二号隧道为明挖暗埋下穿式隧道，位于肇庆市鼎湖规划区鼎

2、湖岡家级风景区，与既有广茂铁路并行，进U位于位于鼎湖规划区莲花山脚向南伸出的山嘴，出口位于东丙向山坡南坡脚下，先后穿越迪村、鼎湖山风景区的上山路、肇庆市农业技术学校的球场、操场、花园、简易试验室、鱼塘、种猪试验场等。左线起讫里程为ZK34+234.5〜K35+190，全长984.98m,右线起讫里程为YK34+205〜K35+190,全长985.0m,为整体式明挖隧道（双向六车道）。二、项目特点及难点1、隧道结构形式为三车道大断面明挖浅埋隧道，结构宽度达34.6m,修建标准高；2、隧道洞身围岩主要为上部坡冲积的粉质粘土、卵石土，下伏基岩为燕山期花岗岩、石炭系灰岩、泥盆系粉砂

3、岩，风化强烈，呈全、强风化状，呈碎石状或散体状松散结构，围岩不稳定性差，开挖易产生坍塌、滑坡、地表变形等；3、明挖暗埋下穿式隧道，基坑开挖深度深、跨径大，其最大挖深达到13m,横向最大开挖跨度达40m;4、地表水较发育，地形起伏不大，坡面地表水不易排泄，地表坡面漫流对隧道工程产生较大影响；5、鼎湖山二号隧道位于自然风景区内，隧道下穿居民区、学校，并与铁路伴行，基坑开挖施工对周边环境存在较大影响，对基坑开挖变形量奋较高要求。三、结构优化的主要内容1、在确保结构使用年限及安全的前提下，根据开挖深度、覆土厚度、抗浮能力等因素进行优化，设计合理的结构尺寸；2、根据周边环境、地质条件

4、，在确保施工安全的前提下优化设计基坑开挖及支护方式；3、在确保施工安全的前提下优化基坑内撑系统设汁施工方案；4、地质变化较大，基坑施工过程中的安全保证是制定经济性设计施工方案的关键点。四、优化具体过程1、结构尺寸优化设计本隧道采用明挖施工，由于埋深较浅，地下水位较高，对全隧道进行抗浮验算。取抗浮安全系数取1.05,不计隧道侧壁与土的摩阻力，本隧道暗埋段满足抗浮要求。原设计隧道结构尺T未能合理根据影响因素进行设计，经过优化，在满足隧道抗浮安全系数不小于1.05及隧道结构安全、使用年限的前提下，对结构底板、顶板、侧墙尺寸进行优化，较原设计节约C40P8混凝土6300m3,节约

5、造价约252万元。优化计算如下表所示：2、基坑开挖及支护方式设汁优化根据不同的地质情况及周边环境，选择不同的基坑开挖、支护方式。U型段及箱型段主要因地处居民区及肇庆农校，施工用地范围受限，基坑采用两侧支护桩+内撑系统进行支护。敞开段及箱型段基坑开挖及支护结构出口段地处空旷，且地质分层主要为粉质粘土及强风化砂岩，基坑采用放坡开挖+挂网喷混进行支护，奋效降低基坑开挖机械费用及支护结构工程造价。出口段放坡开挖及支护结构经过细化、优化设计，在不同的周边环境及地质条件下，在确保施工安全的前提下，选择合理的开挖及支护方式，有效降低工程造价，节约施工成本。3、基坑内撑系统设汁施工方案优化

6、隧道建筑限界及内轮廓设计根据《公路工程技术标准》(」TGB01-2003)及《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004),结合广东省地方相关要求综合拟定。箱型结构段典型结构断面如下图。隧道AD箱型断面-般结构图施工过程中基坑的安全稳定性是关键，主要受周边建筑及地质条件影响较大。箱型结构段AD4-AD23节段基坑外20m范围无建筑，开挖深度为9.5-13m,基坑外部荷载相对较低，地质分层主要为回填土、鹅卵石夹层、粉质粘土、全强风化岩，根据实际情况进行验算，该段基坑具备内撑系统优化条件。1)内撑系统优化型式箱型段原设计支撑图示设计图中共设三道支撑：第一道为钢筋混凝土支撑，与桩

7、顶冠梁齐平;第二道为钢管支撑，中心距离冠梁顶3.4(2.4)m;第三道为钢管支撑，中心距第二道支撑为4(3)m;在结构底板施工完成后进行一次换撑。优化后支撑图示优化后共设两道支撑：第一道为钢筋混凝土支撑，与桩顶冠梁齐平；第二道为钢管支撑，中心距冠梁顶为4.5m，沿线路纵向间距为4m;结构底板及侧墙施工完成后拆除钢管支撑。2）内撑优化汁算结果根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）,详细地质资料、支护结构设计参数（支护桩容许最大弯矩[M]=900KN.m，钢管支撑φ600×14mm）