高填方深基础明洞设计

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1、高填方深基础明洞设计摘要：高填方深基础明洞受力、稳定较一般明洞复杂，设计考虑因素繁多。文章分别从地方规划要求、荷载组合、明洞结构选型、衬砌内力配筋、内外衬施工工序、基础处理形式、结构整体稳定性及回填施工工艺等关键设计环节上进行分析论证，提出了外衬承担填土荷载，内衬作为补强结构的设计方法，并且明确了在填土完成后内衬后做的关键工序和回填工艺要求，解决了高填方深基础明洞的受力安全、结构稳定性和冋填工程的整体稳定问题。关键词：高填方；深基础；明洞设计；内、外衬砌；回填造地1.引言1.1工程概况原工点在斜南溪沟以164.79m长大桥通过，桥高24.3m0城市建设要求対斜南溪沟回填造地，

2、故铁路改为下部设置混凝土坝（最大高度32m）,坝上设置明洞通过，并沿明洞上方回填纵向500m长，横向80m宽，拱顶以上高约17m~28m填土（I期回填），再沿隧道两侧沿沟形对称回填，直到填满该沟至规划标高（II期回填）。明洞全长373m,明洞最大宽度20m,高度13.8m,明洞顶为规划城市道路。明洞纵断面、I期冋填横断面见图1、图2。桥改为明洞后，与两端隧道合并为一个长5234m隧道。斜南溪沟回填工程为地方建设提供大量土地资源，并在空间上使得城区具备了良好的横向连续性，优化了城市交通布局。图1明洞纵断面图FigiLongitudinalprofileofopen-cuttun

3、nel1.2工程特点（1）拱顶冋填高度大，最大高度达28m,远远大于一般明洞拱顶回填高度，为H前我国时速200km回填高度最大的双线明洞。（2）明洞四周处于冋填土内，而一般明洞边墙位于基岩或冋填的干砌片石内，且回填土最大高度60m,回填工程稳定性和填筑质量将对明洞产生影响。（3）明洞基础为混凝土坝（最大高度32m）,混凝土坝基的结构稳定、变形对明洞结构稳定和铁路运营安全影响极大。图21期回填横断面图（碇基础）Fig2Transversesect!onofTstagebackfi11ing（concretefoundation）2.工程地质概况明洞所处场地上覆第四系全新统人工填

4、土层（Q4ml）.第四系全新统坡洪积（Q4el+pl）松软土及坡残积层（Q4dl+el）粉质黏土及崩坡积层（Q4dl+col）粉质黏土，下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组（J2s）泥岩夹砂岩地层，强风化带厚2〜4m,属IV级软石，其下为弱风化带，岩层完整。明洞洞身位于冋填土中。1.结构设计3.1计算荷载及荷载组合经分析明洞所处地形、地质条件、结构特征、城区规划及施工条件，明洞承受荷载种类见表1。对于回填土石的弹性反力考虑与否，笔者认为,土石回填高度人(最大高度60m)且为新填筑土，固结时间长，明洞侧面土体在拱形结构水平推力的作用下，会持续变形较长时间，水平位移逐渐增大难以提供围岩反

5、力，引起拱顶开裂，故回填土石的弹性反力在计算中不予考虑。表1荷载种类TablelTypesof1oads性质类型主要荷载恒载GG1•竖直土压力及水平土压力G2.结构自重G3.围岩弹性反力活载QQ1•公路荷载附加荷载AAl•温度应力特殊荷载TT1•施工荷载按明洞受力条件及施工方法分析，工况组合方式主要有以下情况：(1)运营工况G+Q+A1(1)施工工况G+A1+T对于运营工况，公路荷载按城市A级荷载考虑。施工工况主要考虑明洞两侧非对称填土(左右侧填土高差5m)的偏载模式。3.2结构选型根据地形条件、施工方法、施工现状、基础形式，将明洞设计为斜墙式带底板明洞（A型）、直墙式带仰拱

6、明洞（B型）及桩基托梁式套拱明洞（C型）三种形式。A型明洞应用于墙底开挖的场地条件段，及基础为混凝土坝的段落，为改善结构受力，参照高填方拱涵的涵墙结构，将明洞边墙改为斜墙型式（见图3）,增强抵抗竖向力的能力；考虑到拱顶回填土高度在17~28m之间，A型明洞分为A1型和A2型两种，计算回填土高度分别按28m和22m考虑。B型明洞应用于墙顶开挖的场地条件，边墙采用直墙形式（见图4）,基础位于W2弱风化基岩中，为改善结构受力采用带仰拱形式。C型用于20m已施工衬砌段，为承担回填土荷载，在已施工衬砌外设计套拱明洞，明洞采用托梁桩基础。结构形式见表2。图3斜墙式带底板明洞（A型）图4直

7、墙式带仰拱明洞（B型）Fig3Inclined-walltypedopen-cutFig4Straight-walltypedopen-cutfloortunnel（Atype）invertedarchtunnel（Btype）表2明洞结构形式Table2Structuralstylesofopen-cuttunnel明洞类型计算回填高度开挖方式衬砌特征基础形式A1型衬砌28m墙底开挖斜墙式带底板衬砌底板下桩基础A2型衬砌22m墙底开挖混凝土坝基础B型衬砌25m墙顶开挖直墙式带仰拱衬砌基础为W2基岩C型