[發明專利]山區臨近水庫淺埋隧道基坑圍護結構的設計施工方法

有效

• 申請號: 201711121638.0
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107724400B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 牛富生;朱漢華;陳孟沖;方梁正;周立平;王開太
• 申請（專利權）人: 寧波市交通規劃設計研究院有限公司
• 主分類號: E02D17/02
• 分類號: E02D17/02;E02D17/04;E02D29/05;E02D31/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種山區臨近水庫淺埋隧道基坑圍護結構的設計施工方法，屬于施工方法領域。本發明相對于現有技術而言，一方面從隧道基坑圍護前期采用結構力學等截面桿件來簡化樁身計算，把握單個桿件的受力狀況，另一方面將整個基坑圍護結構作為單排樁驗算工程的兩種不利工況(土體開挖至基坑底或開挖至仰拱外邊線底)，并利用驗算結果來指導分段施工。整個工程施工采用上下臺階、上下不同開挖方法、下部分段施工的工法，不失為一種簡單、易操作性和經濟合理的隧道基坑設計施工方法。

技術領域

本發明屬于隧道結構領域，具體涉及一種山區臨近水庫淺埋隧道基坑圍護結構的設計施工方法。

背景技術

山區淺埋隧道一般采用明挖法和暗挖法。明挖法也稱基坑法，主要包括敞口明挖法(放坡明挖)和基坑支護開挖法兩類。而蓋挖法這種施工方法介于明挖法和暗挖法之間。淺埋隧道基坑圍護縱斷面圖，也即淺埋隧道基坑圍護結構與山體關系見圖1。

淺埋隧道圍護基坑若土層分布為土質，則一般采用拉森鋼板樁作為圍護結構，然后施作冠梁以及鋼管橫撐(冠梁處)；若土層分布為上部土層，下部基巖的淺埋隧道基坑則一般用鉆孔灌注樁作為圍護支擋結構(鉆孔灌注樁打入巖石一定深度)，然后施作冠梁以及鋼筋砼橫撐(冠梁處)。基坑開挖方式也一般采用機械開挖方式。

在基坑圍護設計中，圍護拉森鋼板樁/鉆孔灌注樁、冠梁以及鋼筋砼橫撐常被簡化為單排樁作為一個結構體系進行設計計算，設置基坑內外側水位標高驗算結構整體的內力(彎矩、剪力以及位移)及穩定性，驗算抗傾覆、抗隆起以及嵌固深度能否滿足規范要求。作為結構體系各個驗算若均滿足規范要求，基坑設計就很容易審核通過。上述淺埋隧道圍護基坑做法未把不利工況考慮精細，只從整體上考慮了圍護結構的穩定性，忽略了單個圍護結構(桿件)的受力情況。

地質情況分布為上部土層、下部基巖的隧道基坑開挖一般采用鉆孔灌注樁作為圍護結構，樁基進入風化程度較好巖石(中風化巖石以上)深度和基坑底部深度均不小于2m。基坑底至仰拱外邊線底地層分布為風化程度較好巖石，則采用機械開挖行不通，需采用弱爆破開挖。但巖土工程上計算受力多是每延米的受力情況(kN/m)，基坑設計中作為單個桿件的80cm(每延米范圍內)的鉆孔灌注樁(底端插入巖石一定深度可作為固定端，頂端有冠梁和橫撐約束可簡化為固定端或滑動支座)的受力情況卻很容易被忽略，尤其是基坑圍護段上臺階土方開挖到基底時，基坑內側土被掏空，基坑外側土壓力作用在鉆孔灌注樁上時，此時為工程不利工況1。上部土體采用機械開挖至基底后，繼而爆破開挖仰拱(下部巖石)，開挖至仰拱外邊線底處時，此時為工程最不利工況2。但目前的設計施工過程中，對這些不利工況缺乏考慮，容易造成結構穩定性存在風險。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的問題，并提供一種山區臨近水庫淺埋隧道基坑圍護結構的設計施工方法。

本發明所采用的具體技術方案如下：

山區臨近水庫淺埋隧道基坑圍護結構的設計施工方法，其步驟如下：

1)在隧道淺埋段先放坡開挖；然后沿隧道走向在隧道設計邊界兩側分別施作一排鉆孔灌注樁；

2)在鉆孔灌注樁頂部澆筑鋼筋砼冠梁；

3)在兩條鋼筋砼冠梁之間支一道鋼筋砼橫撐，使整個圍護結構形成框架式明洞結構；

4)機械開挖上部土體段至設計隧道基坑底；此時一方面將整個基坑圍護結構作為單排樁來驗算此種不利工況下各項指標是否滿足規范要求；另一方面針對單個鉆孔灌注樁，將鉆孔灌注樁插入巖石的樁底端視為固定端，將沿鉆孔灌注樁身從上到下分布的土壓力簡化為線荷載，將有冠梁和橫撐約束的樁頂端視為固定端或滑動支座分別建立簡化力學模型，并根據兩個力學模型分別估算出此時鉆孔灌注樁樁身的彎矩和剪力，找出彎矩或剪力作用的若干不利點(指彎矩或剪力過大時，可能會對樁身造成不利破壞的位置)，在不利點處設置觀測點，來宏觀把握單個鉆孔灌注樁的受力狀況；