17下沉式隧道基坑支护施工方案及技术要点

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1、下沉式隧道基坑支护施工方案及技术要点五公司赵建国摘要：复合土钉墙支护技术是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。该文结合工程实例的地质及周边复杂的施工条件，对下沉式大跨度汽车隧道基坑工程结构所采用的复合土钉墙支护方案的支护机理进行了分析，对该支护方案的施工技术要点、技术难题处理及施工保通措施进行了阐述。关键词：隧道；基坑支护；土钉墙；下沉式隧道；施工技术某枢纽互通位于国道G107线郑州段改建工程项目终点，连接机场互通连接线中州第一门、航空港区主干道新港大道和迎宾大道，现状为环形平交，交叉桩号K41+871.432。（见图1）图1迎宾大道互通（一期）地理位

2、置示意图为保护迎宾大道的形象，不干扰在建的大型雕塑，采用单向双车道定向式匝道增加通行能力；主线直行方向采用下沉式隧道，减少直行与转向交通的冲突。地面层进行渠化交通设计，解决其余方向的转向交通。根据预测的交通量，该互通可分期实施，近期仅实施主线下沉式隧道，地面采用环岛（充分利用现状环岛、避免大量拆迁)渠化交通。其远期方案和近期实施工程如图2所示。9（a）远期（b）一期图2迎宾大道互通立交实施方案1.下沉式隧道工程地质概况根据程岩土工程勘察报告，所建隧道区段内的地下水补给来源以降雨和侧向径流为主，属空隙潜水。稳定水位4.4米左右。根据钻探土的成因、结构及物理力学性质，该隧道所

3、在区域内的土层可划分为7个小层，其物理性质如表1所示。表1土层物理性质层号土层土质特点土层厚度/m1粉土黄褐色，松散，局部夹粉砂9.52粉质黏土黄褐色，软塑塑，含小颗粒钙质结核3.03粉砂中密～密实，黄褐色，饱和6.04粉土黄褐色，密实，饱和，含小颗粒钙质结核，粒径不等3.05中砂黄褐色，密实，饱和，矿物成分以石英长石为主2.06粉质粘土棕黄色，硬塑，湿，含铁质斑点及小颗粒钙质结核等14.07黏土硬塑～坚硬，棕红色，湿，局部夹薄层粉土7.52.基坑支护方案基坑支护的常用方案有放坡、护坡桩、锚杆和喷锚等，各种方案有其优点和局限性。因此，选择合理的支护方案是保证基坑工程质量和

4、施工安全的关键。在掌握和深入研究该隧道所在区域工程地质、水文地质资料和周边环境条件的基础上，进行多种方案的分析、论证与优化，确定采用敞口放坡开挖及微型桩、复合土钉墙相结合的支护方案。2.1微型桩+预应力复合土钉支护形式微型桩和部分预应力复合土钉支护（见图3）即联合应用微型桩与土钉两种支护形式，并通过对部分土钉施加预应力的措施来控制变形，保证支护结构的安全。9图3微型桩+复合土钉支护形式2.2微型桩+预应力复合土钉支护施工工艺基坑开挖前，先在待开挖的坑壁边缘采用压力注浆法设置微型桩，微型桩强度满足后，对土体进行分段开挖，设置土钉。对需施加预应力的土钉，注浆时其前端预留2~4

5、米作为自由段，并在端部设置腰梁，以便在面层砼达到强度后施加预应力（见图4）。腰梁内土钉钢筋加塑料套管，防止砼与钢筋粘结。图4预应力土钉与面层的连接2.3微型桩+预应力复合土钉支护机理2.3.1复合土钉受力机理复合土钉受力过程分为三阶段（见图5）：1）土钉安设的初期，注浆体与土层的粘结尚未形成，土钉基本不受力；2）注浆体将土钉粘结于地层中，随着开挖深度的增加，土钉逐渐产生拉力，并将拉力集中在与面层粘结的部位，这时内力类似于无自由变形段的土层锚杆(靠近面层处拉力最大，往后逐渐缩小)；3）开挖足够深度，土钉的大部分处于滑裂范围之内，这时土钉内力表现为中间部位(近滑裂面)最大、两

6、端最小，类似于土筋。9(a)土钉内力为零(b)土钉内力类似于锚杆(3)土钉内力类似于土筋图5复合土钉的受力过程2.3.2微型桩受力作用机理微型桩受力主要来自土压力，在不同情况，可能受弯、受压、受剪、受扭及各种作用的组合，目前其主要起超前支护作用，体现在：(1)提高了微型桩周围一定范围内土体的强度和面层强度.(2)改善了开挖后土体的受力和变形.(3)调动并协调土钉的支护作用，保证基坑周围环境的安全.2.4基坑计算荷载(1)土压力及水压力，水压力取离地面4.4m为地下水位线。(2)地面堆积荷载及大型车辆的动、静荷载。(3)周边建筑物的作用荷载：为20kPa。(4)施工荷载，为

7、20kPa。2.5支护结构形式该项目采用明挖施工，支护结构根据基坑开挖深度按表2选取。表2明挖基坑与放坡级别关系表基坑深度H/m放坡级别土钉长度/m及型号入射角/(°)横竖间距/m0