隧道基坑支护设计与施工

发表时间:2020/1/2   来源:《基层建设》2019年第27期   作者:魏代伟
[导读] 摘要:在对基坑进行设计的过程中,一定要注意周围环境的特点,合理的运用一些施工工艺和信息化施工与支护方式相结合的方法,使基坑支护更加具有安全性,合理性。
        中设设计集团股份有限公司  江苏省南京市  210000
        摘要:在对基坑进行设计的过程中,一定要注意周围环境的特点,合理的运用一些施工工艺和信息化施工与支护方式相结合的方法,使基坑支护更加具有安全性,合理性。本文通过对隧道基坑工程设计的论述,望能对类似工程设计提供参考。
        关键词:隧道;基坑支护设计;施工
        1隧道基坑支护设计分析
        1.1支护技术标准
        1.1.1基坑的使用年限为一年。
        1.1.2除了泵房基坑之外,所有的基坑都应该处于二级或以上的安全等级,同时,重要系数是1.0。
        1.2支护设计原则
        1.2.1为了能够使基坑处于一个安全稳定的状态,那么在基坑进行支护工程的过程中,一定要特别注意基坑底部土地隆起、抗滑移安全系数以及抗渗流稳定安全系数都不能小于1.3。
        1.2.2对于隧道主体结构进行开挖时,在大多数情况下都要使用明挖法进行施工。
        1.2.3在选择施工方法以及支护结构形式时,一定要充分考虑支护结构对周边的建筑物是否会造成不良的影响,同时,对于隧道工程所在地的地质以及水文条件都应进行一个合理的分析。
        1.2.4在选择支护结构的尺寸时,隧道结构净空、结构边界和变形、测量误差以及施工误差等等都应该在考虑的范围内,在满足这几种可能会出现的问题时,能做出一个合理的支护结构尺寸。
        1.2.5在基坑发生变形的情况下进行支护工作时,要选择最大水平位移在0.4%以上的围护结构,同时地面的最大沉降量要控制到0.3%以上。
        1.2.6基坑开挖、结构以及外包防水层的施工都是在选择支护结构时应考虑的问题,选择出的支护结构不能妨碍这些工作的开展。
        1.3支护设计内容
        拉森IV型钢板桩和钢管横撑相结合的方式以及钻孔灌注排桩和钢筋混凝土横撑相结合的方式是基坑支护最主要的两种方法,下面将详细对这两种方式进行阐述:
        1.3.1基坑1~2、15~16节段
        第一种拉森IV型钢板桩和钢管支撑相结合的方式相对来说比较适用于这两个节段,在使用这种支付方式时,一定要注意空心钢管支撑断面的尺寸以及拉森IV型钢板桩的长度,除此之外,要在钢板桩外侧打出两排深层搅拌桩,直径要控制在0.5m,这是预防基坑外水渗入基坑最有效的方法之一。
        1.3.2基坑3~8、10~14节段
        钻孔灌注排桩和钢筋混凝土横撑两种技术相结合的方式适用于这两个节段,桩的直径要达到1.2m,各个桩之间的间距要达到1.4m,同时,在使用旋钻为喷桩进行止水工作时,要使用直径为0.8m,除此之外,两侧的冠梁间还需要用钢筋混凝土进行支撑。
        2隧道基坑支护方法分析
        地质勘探资料显示,一般的基坑都属于软弱土层,所以,不能够在一开始就进行基坑开挖以及基坑支护工作,在此之前,需要是用水泥搅拌桩对基坑先进行软基处理才能够进行接下来的工作。
        2.1喷射混凝土
        向表面岩喷射混凝土,能够使围岩更加具有稳定性,从而能够降低隧道出现坍塌的现象的几率,其原理是:混凝土可以使岩块体之间的摩擦以及粘接力增强,这样能够使围岩更加紧实,从而增强围岩表面的抗剪能力以及结构刚度,从而降低隧道出现坍塌的几率。所以,现如今在隧道工程进行支护的过程中,这种方法已经成为了最常见,也是最普遍的一种方法。喷射混凝土的厚度和开挖时的宽度之间的比例为1:40,这样能够达到最初的支护作用。具体作用如下方所示:
        2.1.1增强粘接力
        混凝土能够增强岩体的粘接力,同时还能够增强围岩表面的抗剪能力,降低了围岩强度出现恶化的几率;除此之外,还能够防止不稳定块体滑落。
        2.1.2“卸载”作用
        由于混凝土喷层具有一定的柔韧性,所以能够使没有经过有害变形的围岩进行更好的塑形,进而达到围岩“卸载”的效果,同时,对于混凝土的发挥也有一定的作用。
        2.1.3填平补强围岩
        喷射混凝土对于围岩中的凹洞有一定的修复作用。

由于当喷射混凝土时,混凝土会随着作用力进入到凹洞中,从而使混凝土与岩块迅速融合,增加了岩块的稳定性。
        2.1.4阻止围岩松动
        喷射混凝土对于阻止围岩松动有一定的作用。由于在进行隧道开挖的同时,也进行着喷层工作,所以在此过程中,如果出现了问题,可以及时地进行支护工作,从各个方面支持着围岩的稳定。
        2.2锚杆支护
        锚杆支护是指把锚杆打入到岩土体中,这种方法对于阻止岩土变形以及降低围岩体的刚度都有一定的作用,同时,增强了岩土体的承载力,从而使得岩土体具有更加强大的稳定力。在进行支护工作的过程中,为了能够使支护工作更加地顺利并且增强效果,在选择锚杆长度、间距以及粘合材聊时,需要对周围的围岩进行合理地分析,在支护的过程中也需要特别注意以下几点:
        2.2.1楔缝式锚杆和胀壳式锚杆在使用的过程中,特别容易出现锚杆松弛的问题,所以若使用这两种锚杆,也需要进行定期检查,避免锚杆由于出现松弛问题导致支护效果不理想,同时,可以运用注入水泥砂浆的方法进行锚杆紧固工作。
        2.2.2全长粘结式锚杆要特别注意锚杆与材料之间的粘贴性,只有粘接性强,才能够使锚杆达到他所能达到的效果。
        2.2.3在围岩表面喷射一层混凝土之后在里进行锚杆支护工作,能够增强垫板与喷面之间的粘合性。
        2.2.4为了能够增强锚杆对围岩的约束性,可以在锚杆的末端增加垫板,同时要保证垫板和锚杆以及岩面之间必须紧贴,进而增强围岩对于锚杆的荷载力。
        2.2.5如果在添加砂浆锚杆时,此地有水残留,需先对此地进行抽水工作,为了能够保证围岩与锚杆之间的粘合力,所需需要选择防水的粘接材料,之后在进行添加砂浆锚杆工作。
        2.2.6安装完锚杆之后,为了能够确保锚杆的效果,可以随礼选择一些锚杆进行抽拔实验,对于一些存在问题的锚杆要进行及时的修复,防止在施工的过程中出现问题。
        2.3挂钢筋网支护
        挂钢筋网支护在大部分的情况下是用来配合锚杆支护的。这是因为锚杆需要有一定的距离,所以不能保证岩土体一定不会出现塌落等问题,所以则可以运用钢筋网铺设在各个锚杆之间,从而增强锚杆的稳定性,进一步地降低了岩土体出现坍塌的几率。
        3隧道基坑施工工艺及注意事项
        3.1在基坑进行开挖工作的过程中,开挖顺序是十分重要的,大锅底开挖以及超挖等顺序是一定要杜绝的,必须要时刻保持自上而下的顺序,同时支护工作要和开挖工作同时进行。
        3.2在对基坑进行开挖时,支护措施应该和基坑开挖的进程之间要相互配合,在基坑顶三米之内不能堆放杂物,开发的宽度取决于临时边坡的稳定性。
        3.3为了能够保证基坑开挖工作顺利实施,所以在开发之前要对一些地下管线或者周边构筑物进行细致地检查分析是十分有必要的。
        3.4在对基坑进行开挖的过程中,一定要十分注意基坑内的排水实施是否良好,一定要杜绝基坑内含水的情况出现。
        3.5在运用钻孔灌注排桩和钢筋混凝土横撑两个技术相结合的支护方式时,要特别注意施工顺序的开展。“支护桩----止水旋喷桩----挡水高砖墙和混凝土支撑----封底----回填”这个顺序是一个大致的支护顺序。需要特别注意的是:在做完挡水高砖墙和混凝土支撑工作后,需等待14天才能够继续进行开挖工作;施工垫层、底板、侧墙、顶板结构以及地面等等都应该进行封底工作;最后进行回填工作。如果在施工的过程中出现了问题,还需要进行合理地分析。
        3.6对于修复隧道结构以及支护结构之间的间隙,在大多数情况下都是使用粗砂将缝隙填满的方法,同时,粗砂一定要压实。
        3.7需要有专门的工作人员监督基坑的挖土、支撑和拆撑等方面的工作,这样才能够确保在进行工作的过程中出现问题时,能够得到及时发现并且迅速采取补救方案进行补救,只有把问题处理好之后才能够进行接下来的工作。
        结语
        隧道基坑设计应根据基坑的规模和地质水文情况,安全等级及重要性系,针对场地的工程地质与水文地质条件,考虑周边构筑物的情况,合理选择施工方法和支护结构形式,确保隧道施工对周边构筑物无危害或将影响减至最小,支护结构应方便基坑开挖、结构及外包防水体系的施工。
        参考文献
        [1]董明刚,杨峰.我国深基坑工程的现状和有待解决的问题[J].建筑技术,2011
        [2]张如俊.深基坑支护的设计与施工[J].市政技术,2012
        [3]杨彪.深基坑施工技术研究[J].国外建材科技,2010
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