下穿式隧道工程基坑支护方案设计(编辑修改稿)

下穿式隧道工程基坑支护方案设计(编辑修改稿)内容摘要：

能止水又能共同承力的连续壁。 是一种简单、经济的支护方法。 钢板桩存在打桩噪声污染大、变形大及止水性能较差等缺点。 钢板桩为柔性围护结构，变形较大，一般适用于开挖深度小 于 7m 的基坑工程。 3） 土钉及复合土钉：土钉通常采用钻孔后放入带肋钢筋并沿孔全长注浆的方法施工。 它依靠与土体之间的粘结力或摩擦力，在土体发生变形时被动承受拉力作用。 一般由密集的土钉群和喷射混凝土面层组成。 复合土钉支护采用相互搭接的单排或双排具有一定强度的水泥土搅拌桩或高压旋喷桩作为止水帷幕，然后分层开挖土体、设置土钉。 土钉一般适用于地下水位以上的可塑、硬塑或坚硬的黏性土且深度小于 6m的基坑。 复合土钉适用于有松散砂土和软土的地层。 4） 钻孔灌注桩挡墙：将直径 600 mm～ 1 000mm，桩长 15 m～ 30 m 钢筋混凝土钻孔灌注桩，采用队列式排列作为挡土结构，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁、其外侧一般设置水泥土搅拌桩作为止水帷幕，是一种施工工艺非常成熟的围护型式。 钻孔灌注桩之间通过圈梁和围檩连接起来，一般也能达到很大的刚度。 这种围护施工工艺简单、质量易控制、桩径可根据需要灵活调整、相对于连续墙造价低。 采用双排灌注桩和钻孔咬合桩等新型排桩支护方式也有尝试。 适用于各种土层条件，一般应用于开挖深度 6 m～ 13 m 等小于 15m 的深基坑。 5） 地下连续墙：地下连续墙一般采用成槽机械在泥浆护壁的条件下开挖成槽，然后吊放钢筋笼并浇 筑混凝土成槽段，通过接头将槽段间连成墙体。 地下连续墙施工时振动少、噪声低，能够紧邻相近的建筑及地下管道施工。 这种支护结构施工时对周围环境影响小，对土层条件适应性强，墙体抗弯刚度、防渗性能和整体性均较好，但其造价比较高。 对多种地质条件和复杂的施工环境适应能力强，尤其在软土地区应用广泛。 由于造价高，一般适用于开挖深度达 12 m 以上的基坑或施工条件较困难的情况。 6） SMW 工法：采用搅拌机具形成连续的水泥土体，然后再水泥土体中插入 H 型钢，利用水泥土作为止水帷幕， H 型钢承受土压力，从而形成一种符合的围护结构的围护 方法。 一般情况下，内插型钢在施工结束后可拔除回收利用。 该方法由于施工方便、造价相对低廉、对施工环境影响小等特点，近年来得到广泛的应用。 采用小方桩等芯材代替 H 型钢的 SMW 工法也有成功应用案例。 该支护方法较普遍的应用于开挖深度为 6~12m 的基坑工程中。 可通过围护结构刚度、经济性、工期等对比分析确定优劣后，选择代替钻孔灌注排桩作为围护墙。 常用支撑 类型 1）锚杆：锚杆锚入稳定土体，外端与支护结构连接，并施加预应力。 锚杆可与排桩、地下连续墙、或其他支护结构联合使用。 不宜用于有机质土，液限大于 50%的黏土 层及相对密实度小于 的砂土。 2）混凝土支撑：系统布置形式多种多样，可用于平面形状较复杂的基坑。 刚度相对较大，对于减小基坑变形有利。 在混凝土支撑上架设施工栈桥也相对较简单。 缺点是需要在强度达到一定值后方可形成支撑，工期长；爆破拆除对周边有一定的影响；混凝土的收缩和徐变对变形也有一定的影响。 3）钢支撑：通常情况下采用相互正交、均匀布置的对撑桁架体系。 钢支撑系统构建可以回收重复利用，减少资源浪费。 施工架设速度快，拆撑方便。 施加预应力可以在一定程度上减小基坑变形。 基坑长度超过 100m 是施工难度大。 上述基坑 支护体系选型完全是在近二十年中在大量的工程实践中逐渐形成的。 它与国外常倾向于采用地下连续墙有所不同。 每种基坑支护方式都有各自的使用条件和一定的局限性。 基坑支护方案的选择直接关系到工程高价、施工进度及基坑周边环境的安全。 现代大城市的高层建筑基坑一般较大且较深。 基坑临近多有建筑物、道路和地下管线，施工场地拥挤，在环境安全上又有很高要求。 对于较浅的基坑可以采用土钉支护尤其是复合土钉支护或者水泥土搅拌桩自立式支护结构；较深的基坑可以采用灌注排桩挡墙或地下连续墙作为围护结构，辅助以多道内支撑或者多道锚杆的围护形式。 深基坑支护方案的选定要点 1）临时性要求： 对于每一个工程的基坑支护结构来讲，尽管暴露时间长短不一，但无一例外均属于临时性支护结构，其所受的荷载均是短期荷载，所以支护结构方案选定时应充分考虑其短期行为，最大限度的降低支护成本。 2）经验性要求： 由于岩土工程的许多特性，所以要求在选定方案时候 以以往成功的实例工程经验尤为重要。 3）施工协调性要求： 由于支护结构固有的特点和工程整体施工的要求，必须最大限度的考虑支护结构的施工方便程度和影响工期的程度。 协调好支护结构施工与土方工程等正式工程施工的关系，确保安 全的前提下，尽量缩短暴露时间，以利工程的顺利进行。 深基坑支护的设计思路 设计者要在详细了解和分析现场的环境及地质情况、地下管线的情况以后，根据以往成熟的工程实践经验，结合考虑支护、止水、降水、回灌、监控、应急等项内容的基础上，从经济合理的角度，拿出适合工程特点的支护结构方案。 方案选定后，可以遵循以下原则进行设计： 1）选定计算参数，取定各种荷载的计算数值和假定值。 2）根据土力学基本原理，求解出所受力的各种指标。 3）根据受力指标，给出支护的布置形式和配筋情况。 4）进行监控要点的估算、位移验算。 5）应急措施的准备及要求。 6）施工过程监控及检测。 7）根据监控、检测数据对假定模型和取定参数，进行必要的调整，更好地指导施工，确保基坑施工的安全。 综述：基坑工程有着悠久的发展历史，它发展于 20 世纪的西方，随着我国经济建设的发展，基坑工程及为确保基坑工程安全的基坑支护工程在我国得到了飞速的发展。 如何在满足工程安全要求的同时在多种支护方式中根据具体工程地质状况选择最为经济的支护手段，是每一个做基坑支护工程人所要考虑的问题。 第二章 工程概况 工程位置和概况 本工程为郑州市东风路 — 文化路下穿式隧道工 程，拟建场地位于郑州市东风路与文化路交叉口。 东风路位于郑州市北部，属东西向城市主干道，规划红线宽度为 50m，现状宽度：文化路以东为 26m，断面形式为： 3m（人行道） 20（车行道） 3m(人行道 )；文化路以西现宽度 36m，断面形式： 3m（人行道） 4m（非机动车道） 2m（绿化带） 18m（车行道） 2m（绿化带） 4m（非机动车道） 3m（人行道）。 本工程为东风路下穿文化路隧道工程，工程起点 0440，终点 0+440，工程总长为 880 米，其中隧道长 286 米，净空高 米，断面形式为双孔箱涵，单孔净 跨径 8 米，东西向引坡长分别为 185 及 205 米。 本工程包含隧道引坡和下穿式隧道，隧道及引坡净宽 米，隧道长 286米，引坡两侧各 185m。 本工程最大埋深约 12 米，引坡段 U 型槽底设抗拔桩，桩长 4— 20 米。 拟建场地位于文化路与东风路交叉口，东南角紧邻河南财经大学，东北角紧邻塞博数码广场，西南角紧邻科技市场及百脑汇，且东风路两边均分布有建（构）筑物及繁多地下城市管线，场地平坦，工程环境条件较复杂。 工程地质条件 场地地形地貌 及 地层结构 拟建场地属于郑州市东北部， 地貌单元属黄河冲积平原郑州东 部泛滥平原区，地形较平坦，地貌单一， 场地表层主要为水泥地坪。 根据野外钻探、取土及原位测试、室内土工试验等结果，场地内勘探孔揭露 范围内，表层为 厚水泥地坪、下至约 为填土； 至 为第四纪全新世冲积形成的地层，以粉土、粉质黏土、粉细砂为主， 以下为第四纪晚更新世冲积形成的地层，以粉质黏土为主。 根据其不同的成因、时代及物理性质差异化分为 9 个工程地质单元层，各层地基土分述如下： ⑴杂填土 (Q4ml)：层底埋深 ，层厚。 表层部分为沥青路 面及灰土垫层、砖块等垃圾。 ⑵粉土 (Q43al)：层底埋深 ，层厚。 地层呈褐黄色 灰褐色，稍湿，稍密。 干强度低，韧性低，摇震反应中等。 见小粒径钙质结核、局部富集，含少量腐植根孔等。 本层局部夹有⑵ 1 层粉土，稍湿，中密。 ⑶粉土夹粉质黏土 (Q43al)：层底埋深 ，层厚。 地层呈灰黄色 褐黄色，稍湿，稍密 中密。 干强度低、韧性低，摇震反应中等。 含白色钙质条纹和小粒径钙质结核，钙质结核局部富集。 局部夹有灰褐色粉质黏土薄层。 ⑷粉土 (Q43al)：层 底埋深 ，层厚。 地层呈灰黄褐色，湿，中密。 干强度低、韧性低，摇震反应中等。 见小粒径钙质结核，白色蜗牛碎片等。 ⑸粉土夹淤泥质粉质黏土 (Q43al l)：层底埋深 ，层厚。 地层呈灰黄褐色，湿，中密。 干强度低、韧性低，摇震反应中等，见小粒径钙质结核，白色蜗牛碎片等。 局部夹淤泥质粉质黏土，呈透镜体状分布，灰色、灰褐色，软塑，切面光滑，稍有光泽，干强度中等、韧性中等。 ⑹粉土 (Q42al)：层底埋深 ，层厚。 地层呈灰色、灰褐色，湿，中密。 干强度低、韧性低，摇震反应中等。 夹有⑹ 1 层粉土有砂感。 见小粒径钙质结核、蜗牛碎片、白色钙质斑点等。 局部夹有黑色、黑灰色有机质土、泥炭质土，分布深度范围在 之间。 （详见下表 ）。 ⑺粉细砂 (Q41al)：层底埋深 ，层厚。 地层呈灰色、灰褐色，饱和，密实。 主要成份为石英、长石，含云母、暗色矿物等，见钙质结核。 本层颗粒粒径变化较大，局部为中砂。 ⑻粉土 (Q41al)：层底埋深 ，层厚。 地层呈灰色，灰褐色，湿，密实。 干强度低、韧性低，摇震反应中等。 见铁染斑点、钙质条纹，含小粒径钙质结核，切面光滑，稍有光泽。 ⑼粉土 (Q3al)：本层勘探深度内未揭穿，最大揭露厚度。 地层呈灰黄色、黄褐色，硬塑。 干强度中等，韧性中等。 含黑褐色铁锰质斑点，少量钙质结核。 表 各孔的有机质含量表 孔号及样号 R111 R112 R113 R612 R613 R713 孔深 有机质含量（ %） 定名 泥炭质土 有机质土 有机质土 泥炭质土 泥炭质土 泥 炭 质土 备注 本表参考东风路 文化路人行天桥勘察报告试验资料，其具体位置详见勘探点平面位置图。 场地地震效应 根据《建筑抗震设计规范》 (GB500112020)，郑州市抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 ， 设计地震分组为第一组。 按抗震重要性分类，本工程属重点设防类建筑。 根据本场地附近波速测试资料，按规范《 GB500112020》表第 条并结合本场地 地层，估算各土层剪切波速值见 表 ： 表 各层土剪切波速估算计表 层号 ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 波速（ m/s） 110 145 180 165 210 175 310 330 以等效剪切波速平均值为 m/s，依据《建筑抗震设计规范》（ GB500112020）第 、 条规定，判定本场地土类型为中软场地土；根据周围场地地震安评资料，场地覆盖层厚度 左右。 综合判定建筑场地类别为Ⅲ类，设计特征周期 ， 属建筑抗震不利地段。 根据化工部郑州地质勘 查院勘查报告，根据《建筑抗震设计规范》(GB500112020)第 条，结合场地条件及周围勘察经验综合分析，判定本场地地基土可不考虑液化影响。 场地水文地质条件 根据化工部郑州地质勘察院提供的《东风路地质勘查报告》本场地勘察期间地下水位埋深 m 左右（标高约 左右），年变幅约 左右，据调查近 20 年最高水位埋深 左右。 属第四系松散岩类孔隙潜水 ,地下水的补给主要为大气降水，场地环境类别属Ⅰ类。 故需要考虑基坑开挖时地下水的排降工作。 根据东风路百脑汇电子广场〔东风路百 脑汇电子广场，距本场地约 左右，属同一水文地质单元〕地下水取样分析结果，根据《公路工程地质勘察规范》（ JTJ06498）判定如下： 对混凝土的结晶类腐蚀判别： SO42=~ mg/L＜ 500mg/L，无腐蚀。 对混凝土的分解类腐蚀判： pH 值 =~＞ ，侵蚀性 CO2 为 ＜15mg/L； HCO3=~＞ ，无腐蚀； 对混凝土的结晶分解复合类腐蚀判别： Mg2+=~＜ 3000mg/L，（ CI+ SO42 +HCO3） =（ +~+~） =~＜3000mg/L，无腐蚀性。 综上所述，地下水对混凝土无腐蚀性 （ 水质分析结果见检测报告 ）。 岩土层的工程性质指标 表 地基土物理性质指标统计表 层 号 统计 指标 含水率 W% 湿重度γ kN/m3 比重 Gs 孔隙比 e 饱和度 Sr ％ 液限 WL % 塑限 WP % 液性 指数IL 塑性 指数 IP 粘粒 含量 % ② 统计个数 15 15 15 15 15 15 15 15 15 12 最大值 最小值 平均值 标准差 变异系数 ③ 统计个数 11 11 16 16 11 17 17 17 17 11 最大值 最小值。