下沉式隧道基坑支护施工方案与技术要点

1、PAGE PAGE 11盎下沉式隧道基把坑支护施工方唉案及技术要点啊五公司 赵凹建国拜摘要佰：耙 扮复合土钉墙支岸护技术柏是近年来发展阿起来用于土体霸开挖和边坡稳翱定的一种新型笆挡土结构熬。该文结合工皑程实例的地质邦及周边复杂的胺施工条件，对盎下沉式大跨度啊汽车隧道基坑氨工程结构所采鞍用的复合土钉芭墙支护方案的袄支护机理进行罢了分析，对该凹支护方案的施白工技术要点、案技术难题处理暗及施工保通措搬施进行了阐述袄。哎关键词：霸隧道；鞍基坑支护；土氨钉墙；下沉式罢隧道；施工技芭术吧某芭枢纽互通位于捌国道G107埃线郑州段改建坝工程项目终点伴，连接机场互叭通连接线中州盎第一门、航空半港区主干道新般港大

2、道和迎宾板大道，现状为岸环形平交，交翱叉桩号K41熬+871.4班32。哎（见图1）白图邦1 柏迎宾大道互通半（一期）地理哀位置百示意胺图罢为保护迎宾大皑道的形象，不摆干扰在建的大耙型雕塑，采用扒单向双车道定岸向式匝道增加办通行能力巴；背主线直行方向暗采用下沉式隧佰道，减少直行安与转向交通的跋冲突。地面层半进行渠化交通罢设计，解决其敖余方向的转向疤交通。扳根据预测的交癌通量，哀该敖互通可分期实柏施，近期仅实皑施主线下沉式叭隧道，地面采翱用环岛（充分半利用现状环岛昂、避免大量拆胺迁)渠化交通靶。岸其凹远期方案和近氨期实施工程如柏图柏2疤所示。 氨（哀a）远期唉 瓣 按 靶 佰 岸 瓣（把b）一期

3、阿 傲图2 懊迎宾大道互通耙立交实施方案巴 扮 绊 叭1. 胺下沉式隧道工背程地质概况颁根据程岩土工扮程勘察报告，拜所建隧道区段敖内的地下水补岸给来源以降雨岸和侧向径流为罢主，属空隙潜哎水。稳定水位哀4.4米左右氨。办根据钻探土的癌成因、结构及绊物理力学性质案，该隧道所在佰区域内的土层叭可柏划分为7个小班层翱，其物理性质鞍如表1所示靶。笆表鞍1奥土层物理性质巴层号拔土层耙土质特点俺土层厚度奥/m疤1蔼粉土盎黄褐色，松散颁，局部夹粉砂坝9.5佰2艾粉质黏土俺黄褐色，软塑斑塑，含小颗粒稗钙质结核埃3.0敖3败粉砂埃中密密实摆 绊，黄褐色，饱跋和霸6.0稗4伴粉土傲黄褐色，密实疤，饱和，含小案颗粒钙

4、质结核叭，粒径不等芭3.0笆5霸中砂肮黄褐色，密实半，饱和，矿物版成分以石英长背石为主哎2.0岸6白粉质粘土皑棕黄色，硬塑啊，湿，含铁质翱斑点及小颗粒捌钙质结核等暗14.0奥7斑黏土办硬塑坚硬，罢棕红色，湿，瓣局部夹薄层粉笆土稗7.5凹2. 唉基坑支护方案瓣基坑支护的常靶用方案有放坡疤、护坡桩、锚拌杆斑和八喷锚等，各种隘方案有其优点阿和局限性蔼。白因此，选择合蔼理的板支护哀方案是保证基靶坑工程质量和阿施工安全的关扒键。在俺掌握和挨深入研究扒该隧道所在区按域捌工程地质、水背文地质资料和岸周边环境条件疤的基础上，进瓣行多种方案的耙分析、论证与耙优化，班确定熬采用敞口放坡肮开挖及微型桩爸、板复合土钉

5、墙相搬结合的支护方哎案。巴2.1 安微型桩扮+疤预应力复合土氨钉支护形式绊微型桩和部分佰预应力复合土哎钉支护埃（见图3）绊即联合应用微翱型桩与土钉两扒种支护板形式吧，案并通过对部分扒土钉施加预应半力的措施来控拜制变形，隘保证支护结构拜的翱安全按。哀图坝3 凹 隘微型桩邦+败复合土钉支护半形式岸2.2 唉微型桩罢+背预应力复合土埃钉支护施工工般艺版基坑开挖前隘，按先在待开挖的安坑壁边缘采用扳压力注浆法设办置微型桩，微摆型桩强度满足凹后爸，对败土体拌进行翱分段开挖，设俺置土钉。艾对靶需施加预应力按的土钉鞍，疤注浆时笆其瓣前端预留2傲哎4米作为自由肮段，笆并般在端部设置腰安梁，以便在面隘层癌砼伴达到

6、强度后施般加预应力坝（见图4）暗。腰梁内土钉爸钢筋加塑料套扳管，防止靶砼白与钢筋粘结。拌图懊4 斑 案预应力土钉与疤面层的连接凹2.3 稗微型桩拔+般预应力复合土哎钉支护机理埃2.3.1复凹合土钉受力机搬理澳复合土钉受力背过程分为三阶半段懊（见图5）哀：1氨）盎土钉安设的初百期，注浆体与捌土层的粘结尚耙未形成，土钉拌基本不受力 坝；奥2哀）挨 注浆体将土澳钉粘结于地层跋中，随着开挖拜深度的增加，隘土钉逐渐产生胺拉力，并将拉蔼力集中在与面摆层粘结的部位霸，这时内力类板似于无自由变隘形段的土层锚蔼杆(靠近面层案处拉力最大，耙往后逐渐缩小袄)俺；袄 3拔）隘 开挖足够深版度，土钉的大凹部分处于滑裂案

7、范围之内把，芭这时土钉内力皑表现为中间部埃位(近滑裂面扮)最大蔼、扒两端最小，类癌似于土筋懊。 盎(颁a把) 土钉内力背为零 拜 捌 拔 (板b安) 土钉内力八类似百于袄锚杆 凹 芭 (3) 土扒钉内力类似佰于疤土筋暗图暗5 碍 复合土钉的版受力过程罢2.3.2 八微型桩受力作捌用机理疤微型桩受力主拔要来自土压力胺，霸在不同情况，伴可能受弯、受败压、受剪、受挨扭及各种作用哀的组合案，爸目前其主要起败超前支护作用拜，体现在：巴(1)盎 提高了微型哎桩周围一定范按围内土体的强肮度和面层强度白.百(百2碍)凹 改善了开挖稗后土体的受力安和变形.氨(哀3鞍)败 斑调动并协调土巴钉的支护作用败，保证基坑

8、周凹围环境的安全摆.白2.4 搬基坑计算荷载搬(1)霸 癌土压力及水压隘力，水压力取芭离地面4.4懊m为地下水位百线跋。伴(癌2坝)埃 隘地面堆积荷载哎及大型车辆的奥动、静荷载扒。佰(拔3绊)挨 把周边建筑物的盎作用荷载：拜为岸20kPa柏。板(敖4叭)哀 拌施工荷载矮，为氨20kPa案。罢2.5 耙支护结构形式按该凹项目采用明挖白施工，支护结罢构根据基坑开埃挖深度按癌表2拌选取凹。隘表2 明挖基罢坑与放坡级别案关系表奥基坑深度颁H/m袄放坡级别般土钉长度伴/笆 m唉及型号跋入射角暗/(摆叭)癌横竖间距版/芭 m哀0H2拌1：1碍放坡开挖般伴邦皑2H5癌一级哎4：1袄10半 摆、跋28熬20矮

9、11熬5mH1邦0澳两级版4：1把15按 爸、爸28搬20奥11安H袄10办三级拜4：1安20疤 班、俺28艾20盎11笆注：当基坑深伴度大于扮5 m摆，放坡的平台颁为败2 m疤，且每个平台唉采用一排微型叭桩加固，其直懊径扳15cm叭，桩长扳7.5m白，纵向桩间距伴1.2m摆。拌基坑开挖坡面白均喷射C20班砼，厚度胺为坝8cm，内含皑10mm俺10010靶0mm钢筋网阿。拜该隧道基坑绊支护断面傲如肮图百6所示。瓣 袄 伴 芭（a胺）开巴口巴段支护横断面爸（b）靶闭口段支护横唉断面靶图6 下沉蔼式隧道基坑支疤护断面（单位翱：cm伴）佰3. 艾基坑支护施工袄及施工难题处挨理方案般3.1 奥基坑支护

10、施工隘方案办3.1.1基熬坑开挖方案般土方开挖唉中霸充分考虑时空盎效应，合理确碍定土方分层开半挖层数、每层哎分段数量，分佰段开挖的时间班限制等，且颁与盎设计工况保持靶一致，并遵循拌“开槽支撑，班先撑后挖，分伴层开挖，严禁半超挖”的原则昂。版具体如下：盎(1)各断面暗的开挖分层次白数与该断面内办支撑道数大致盎相同绊；颁一般土层分层捌开挖深度为1敖2m，哀该安项目分层开挖邦深度为1.5隘m颁；板开挖宽度满足伴支护作业和边斑坡临时稳定性暗要求班。俺(皑2八)基坑开挖自袄上而下进行，败严禁超挖八和“跋大锅底哀”柏开挖，开挖后胺及时支护疤。白(扳3佰)基坑采用机皑械开挖，基坑芭底及坑壁留2办00mm厚土

11、碍层，由人工挖癌掘修整挨。跋开挖层设集水癌坑，及时用泵皑排除坑底积水扳。笆(昂4哀)开挖到底后扒，及时清底验背槽，减少暴露佰时间，防稗止办地基土原状结翱构受到破坏。邦支护前，清除笆松动土层。癌3.1.2放拔坡段施工方案霸(1)开挖工捌作面，修整边蔼坡，埋设喷射袄砼安厚度控制标志隘。岸(暗2邦)喷射第一层扮砼。摆(班3安)绑扎、固定伴钢筋网，喷射胺第二层熬砼。巴(啊4澳)坡顶、坡面班和坡脚的排水按处理斑。艾3.1.3喷把射砼施工方案斑(1)喷射败砼败分段依次进行癌，同一分段内斑喷射自下而上把分两次进行斑。哀(耙2凹)喷射时，喷拔头尽量与喷射办面保持垂直，瓣距离为60c半m120c啊m跋。案(拜3

12、鞍)喷射时控制八好水灰比，保颁证白砼阿表面平整、湿百润光泽、无干岸斑及滑移流淌百现象半。颁(盎4按)上一级喷射靶砼耙面层达到设计皑强度的70%蔼后，开挖下一摆级放坡施工哀。胺(绊5岸)钢筋网与固斑定钢筋连接牢捌固，喷射吧砼按时钢筋网不晃稗动板。摆(把6澳)钢筋网的搭艾接长度不小于颁300mm。案3.1.4复肮合土钉施工方吧案癌土钉支护设计矮见图7。施工扮方案如下：凹（a敖）正立面图昂 般 版 板 柏 芭 邦(b)伴 A 岸A拜断面图捌图7 碍 土钉支护俺设计（单位：拜cm阿）把(1) 按设凹计纵向、横向暗尺寸及与水平版面夹角进行钻奥孔施工按，按采用洛阳铲成拜孔。班(耙2啊) 钢筋平直捌、除锈、

13、除油颁。伴(稗3挨) 注浆材料暗用水泥砂浆，板其靶配合比为1：皑11：2，安水灰比皑为百0.40.盎45。敖(叭4般) 注浆管插奥到距成孔底部班25050叭0mm，保证办注浆饱满，在矮孔口设止浆塞袄。熬(拔5啊)版 安装柏土钉拌时设置霸定位器，以保八证钢筋的保护般层厚度。按3.1.5微靶型桩施工方案班(1)暗用全站仪霸测量放线背，挨确定桩位岸坐标板。昂(捌2百)调整 HYPERLINK /baike/detail.asp?t=钻机 安钻机案位置，慢速钻耙孔爸。扮(肮3靶)开动水泵注俺入清水，待 HYPERLINK /baike/detail.asp?t=孔深 笆深鞍为哎1斑m绊左右岸时吧加快

14、HYPERLINK /baike/detail.asp?t=钻进速度 耙钻懊孔班速度般，案确保败成孔的位置和阿垂直度。版(隘4把)成孔至设计巴深度后，往复颁提绊、哀降钻杆，并不矮停抽入 HYPERLINK /baike/detail.asp?t=泥浆 哎泥浆八，尽量将孔内芭土屑排出。暗(背5盎)排出 HYPERLINK /baike/detail.asp?t=泥浆 爸泥浆版中暗无大颗粒状土半屑岸时盎，停止抽入 HYPERLINK /baike/detail.asp?t=泥浆 背泥浆埃，并将钻杆头芭部卸掉，接上案注浆管准备注哎浆跋。氨钢筋笼主筋保哀护背厚度敖取25mm把。钢筋笼一般隘在成孔前完成

15、拔，摆步骤摆为蔼加劲箍制作爸主筋配料主靶筋定位 HYPERLINK /baike/detail.asp?t=箍筋 隘箍筋搬设置对中支耙架安装唉。坝3.1.6基芭坑降水及排水搬方案拜土钉墙施工背中矮应采取有效的百地表排水、内瓣部排水案、昂基坑地下水位拔降低及排水等版措施皑。该般项目主要采用跋降水井版、绊集水明排的方凹法氨。昂(1)基坑周佰围地表排水袄。芭为防止地表水班向地下渗透，敖使泾流远离边按坡，巴在肮距离坡顶边线唉2m左右设置颁截水沟，在低摆处设置集水井盎，以防雨水大叭面积汇入基坑岸。坝(奥2埃)基坑内部排蔼水斑。在佰基坑开挖施工叭阶段，每开挖败一层土方摆，拔沿坑底设置临爸时排水纵沟及败集水

16、井，避免疤坑底积水浸泡啊边坡土体；基邦坑开挖到底后啊，奥设置截水沟，碍在基坑四角和敖周边每隔30芭40m设一扒个集水井，同百时设置泵站排按水。排水沟底败面比挖土面低班0.30.摆4，集水井艾底面比沟底面敖低0.5。暗(凹3邦)基坑地下水稗位降低及排水瓣。背当基坑侧壁出般现分层渗水，扒按不同高程设霸置导水管、导挨水沟等构成明按排系统。版3.2 阿施工中遇到的巴问题及处理方八案霸3.2.1 白施工中遇到的熬问题巴（1）K41俺7759挨51长140啊m隧道闭口段跋采用单箱双室爸闭口框架结构百，断面全宽3奥0.0m，左按、右室净宽为唉13.5m；扳K4163百5775和爸K4191半5K42奥205

17、段共计颁260m，开拔口段采用U形啊框架结构，净搬宽27.0m稗。这两个区段挨均为大跨度隧搬道基坑，地质按条件复杂，基跋坑支护难度大肮。摆（2）2条大碍型高压供电电挨缆位于隧道开懊挖段，管线保傲护要求较高。懊（3）基坑开扳挖深度和长度罢较大，对周边板建筑物及其他背构筑物的影响懊较大，对安全傲施工的要求较扳高；同时施工佰期间需保证周捌围道路的通行皑，施工场地狭熬小，施工条件耙恶劣。稗（4）随着开叭挖深度的不断柏增加，技术难八度、施工难度罢也相应增大，埃施工单位承担熬的风险越来越哀大。敖(5)建设单霸位不仅要求确暗保工程质量，啊对加快施工进疤度、降低工程案投资、保证施唉工安全也提出阿较高的要求，罢

18、相应地增加了芭施工难度。颁3.2.2 稗处理方案八（1）根据该颁下沉式隧道施绊工技术难度大拔、施工工期紧败及质量标准要啊求高的特点，般从多个项目中奥抽调具备类似搬工程经验的技罢术人员，根据背设计文件及现邦行规范的要求氨，选择技术可颁行、造价合理挨、安全可靠的按施工技术方案般。唉（2）施工保扮通方案分三步鞍进行：1）通澳过区域路网，芭对交通流实行拌分流；施工完百毕两侧设临时艾辅道，完成地跋面环岛平交改百造；利用两侧昂辅道及原有道阿路进行局部交扳通疏导，同时挨设置合理的交绊通标志和标线般，保证交通畅百通。2）对主疤线进行局部封捌闭，安装彩色隘钢板围栏，开盎挖施工下沉式般隧道闭口段；跋采用土钉墙支邦

19、护施工，尽量扮少占用地面临笆时辅道空间。敖3）施工闭口隘式隧道顶平交傲路面，采用平案交渠化引导地澳面交通；封闭傲隧道开口段主唉线，施工下沉百式隧道开口段碍；隧道开口段半施工完毕，拆罢除彩色钢板围凹栏，恢复交通扮（见图8）。佰 百图疤3-班2斑保通方案设计凹图唉3.3 坝基坑开挖施工岸应急措施摆为预防在基坑哀开挖过程中出挨现意外，预先版准备足够的钢蔼支撑、土方及邦砂袋；成立抢扳险领导小组和坝抢险救灾队伍凹；胺与当地气象部敖门密切联系，八做好预防工作蔼；背工地自备发电稗机组蔼和昂抽水设备。 跋施工期间采取背降水措施，严啊格控制地下水罢位，侧墙施工袄到一定高度时背及时回填拜；白暴雨时准备足斑够的砂袋

20、芭，唉均匀澳地芭堆放在隧道结暗构底板上抗浮百。 绊4. 盎基坑支护监控佰深基坑支护工芭程是一项高风办险、高难度的伴系统工程熬，班在市区高楼林癌立、交通繁忙坝的情况下，安熬全要求更高。耙因此，芭施工动态管理摆和八信息化拌管理非常重要笆。办该疤工程施工期间敖对基坑支护肮进行了的严密背监控量测罢（测布置点、暗监测项目及频坝率等如表3所隘示）啊，确保施工期啊间基坑本身及搬周边环境的安摆全。暗表3 下坝沉式隧道基坑盎支护把监控量测表坝监测项目把监测对象哀仪器监测精度佰量测频率邦测点布置白地下水位斑基坑周围肮1mm安围护结构施工阿及基坑开挖期柏间版1败次熬/(2d)捌，主体结构施笆工期间拔2凹次班/周拜沿

21、隧道纵向八15懊皑25m巴布置1颁个懊测点盎地面沉降皑围护结构扮周围土体隘1/100斑(Fs)瓣围护结构施工扮及基坑开挖期邦间芭1矮次案/(2d)熬，主体结构施吧工期间挨2暗次佰/周傲15败板20m般布置1捌个班测点安孔隙水压力凹围护结构皑周围土体啊1/100八(Fs)阿围护结构施工奥及基坑开挖期白间敖1俺次氨/(2d)罢，主体结构施笆工期间哀2扒次百/周伴沿隧道纵向每疤侧布置俺4拔个巴测点靶，同一孔竖向袄2板懊3m胺布置1般个碍测点败围护结构耙边管线跋沿管线轴向爸1mm疤1扮次瓣/(2d)啊，霸直至管线恢复白为止疤根据管线部门摆的要求拔设置艾注：Fs为满罢量程氨该项目半监测结果表明罢地面沉降八最大位移搬为稗22mm，无奥局部塌陷发生霸。办证明微型桩与搬土钉墙相结合皑的复合土钉墙坝支护能有效控暗制背围护结构周围疤地面土体的变艾形熬。5.结束语败对大跨度深基搬坑支护隘，靶目前采用较多皑的钢板桩、地搬下连续墙等围暗护支撑结构，蔼其隘造价太高稗。而阿复合式土钉墙傲在传统土钉墙哀的基础上，配皑合采用微型桩