隧道基坑支护设计与施工

隧道基坑支护设计与施工

【摘要】随着社会的进步和科技的发展，隧道施工工程越来越多。隧道基坑支护设计与施工技术作为受到施工中的基础技术，受到了广泛关注。由于社会和人们对于隧道的要求越来越高，加强隧道基坑支护设计与施工技术迫在眉睫。

【关键词】隧道；基坑；支护设计；施工 一、前言

文章对隧道基坑支护设计的原则和内容做了详细介绍，同时通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对隧道基坑支护施工的方法，如：喷射混凝土、锚杆支护、 注浆导管超前支护、管棚超前支护等支护方法的施工工艺进行了探讨，并对隧道基坑支护施工中的注意事项进行了强调。希望能对隧道基坑支护工程起到一定的促进作用。

二、隧道基坑支护设计分析

1.支护技术标准

（一）基坑使用年限：一年

（二）基坑安全等级：二级（除泵房基坑），重要系数为1.0。

2.支护设计原则

（一）基坑支护工程的抗滑移安全系数、基坑底部土体隆起和抗渗流稳定安全系数一般都应大于1.3，这样才能确保整体稳定安全系数；

（二）隧道主体结构基坑使用年限为一年，大多采用明挖法施工。

（三）充分考虑隧道工程所处的地质与水文条件，结合周边构筑物的情况进行综合分析，选择合适的施工方法和支护结构型式。以达到降低对周边建筑物的影响。

（四）支护结构的尺寸应满足隧道结构净空、结构边界、测量误差、支护结构变形、施工误差的要求，适当的多留出富余空间。

（五）基坑变形应控制在：围护结构最大水平位移≤0.4%的基坑开挖深度，且≤50mm；地面最大沉降量控制在≤0.3%的基坑开挖深度）。

（六）支护结构应方便基坑开挖、结构及外包防水层的施工。

3.支护设计内容

基坑支护主要采用拉森Ⅳ型钢板桩+钢管横撑和钻孔灌注排桩+钢筋混凝土横撑两种支护方式，具体描述如下：

（1）基坑 1~2、15~16 基坑采用拉森Ⅳ型钢板桩+钢管支撑，空心钢管支撑断面尺寸为直径 600×14@6000mm，拉森Ⅳ型钢板桩长度设计分别为 9m 及 12m，，为了防止基坑外的水渗入基坑，需要在钢板桩外侧打出双排直径 0.5m 深层搅拌桩。

（2）基坑 3~8、10~14 节段

基坑采用钻孔灌注排桩+钢筋混凝土横撑，钻孔灌注桩间距 1.4m，桩直径 1.2m，采用直径 0.8m旋钻在孔桩之间进行喷桩止水，并在两侧冠梁间加设一道 钢筋混凝土支撑。

隧道基坑支护方法分析

根据地质勘探资料显示，基坑全线均存在软弱土层，因此，需要进行软基处理。软基处理大多采用水泥搅拌桩来进行施工。待处理完成后，方可开展基坑开挖及支护工作。

1.喷射混凝土

向表面围岩喷射混凝土，能有效的提高岩块体的摩擦力和粘接力，起到预防围岩松动的作用，给围岩表面加以剪力和抗力，有利于围岩的稳定，同时通过喷混凝土，可以提高混凝土结构自身的刚度，对坍塌有一定的预防作用。因此喷射混凝土这种支护方法是当今隧道施工使用最为普遍的方法。 大多数情况下，喷射混凝土的厚度控制在开挖宽度的1/40之内就能达到初期支护的作用。具有表现为以下几个方面：

（一）支持围岩作用

喷射混凝土喷层能与围岩密贴和粘结，并给围岩表面以抗力和剪力，防止围岩强度恶化；此外，喷层本身的抗冲切能力可以阻止不稳定块体的滑落。

（二）“卸载”作用

喷层的柔韧性，能够有控制的使围岩在不出现有害变形的前提下，进入一定程度的塑性，从而使围岩卸载，有利于承载力混凝土的发挥。

（三）填平补强围岩

当喷射的混凝土射入围岩的裂隙，可以有效的填平表面的凹洞，使岩块快速的粘结在一起，阻止了围岩进一步松动的产生。

（四）阻止围岩松动

喷层是在开挖中同步进行的，当发现问题就进行及时的支护，这样增加的混凝土的初期强度，更好的为围岩提供支护力和抗剪力，有利于阻止围岩松动。

2.锚杆支护

在岩土体中打入锚杆，能有效的防止岩土体的变形，阻止松动区围岩体刚度的恶化，有效的形成能够承受外部荷载的岩土体承载拱，更好的增强了岩土体的稳定性。在隧道基坑支护工程施工中，应根据围岩情况，合理选用锚杆的长度、间距及粘结材料，以期达到更好的支护效果，特别需要注意以下内容：

（一）对楔缝式锚杆和胀壳式锚杆应在安装后进行定期检查，应补注水泥砂浆，进一步紧固松驰的锚杆。

（二）对于全长粘结式锚杆，应将粘结材料密实杆体，更好的粘结在孔壁的间隙之间，加强锚固力。

（三）在进行锚杆支护前，需要在围岩表面喷一层混凝土，使垫板紧贴喷面，加强牢靠度。

（四）锚杆尾端应设置垫板，使围岩传递给锚杆的荷载增大，达到对围岩的约束效果，特别需要注意的是垫板要与锚杆和岩面紧贴。

（五）在渗水段围岩段设置砂浆锚杆时，应先处理渗水，同时采用用对水不敏感的粘结材料，再行施工。

（六）锚杆安装完工后，应随机抽取锚杆做拉拔试验，对于不按规范和没有达到设计要求的要重新补打锚杆。

3.挂钢筋网支护。

钢筋网通常是与锚杆一起配合使用，由于锚杆布设有一定的间距，对岩土体的约束作用有限，岩体还是很容易出现坍落，为此用钢筋网在锚杆之间连接，使松散的岩土块体处于三轴应力状态中，增强稳定作用，更好的防止坍塌。

4.注浆导管超前支护。

注浆导管超前支护的作用超前锚杆很类似，都是纵向来支撑松散的岩体。通过对砂浆锚杆注浆和导管内注浆，将岩液注入到岩土体的裂隙中，更好的提高了岩土体的稳定性。另外超前注浆导管对岩体的加固作用比超前锚杆效果更好，同时还起到了一定的防水作用，不容易产生渗水，因此，对于含水地层的支护，这种方法使用的较为普遍。

5.管棚超前支护。

管棚施工方法主要用于成拱效果极差的岩层，由于这种地层能产生比较大的侧向压力，造成隧道纵向坍塌，从而容易引发前方地层的陷落。为保证进洞的安全，在洞口部位一般会采用直径较大的钢管超前布置管棚，达到形成纵向钢梁的效果，达到减小侧向压力的效果，更好的实现前方地层的稳定。

四、隧道基坑施工工艺及注意事项

1.基坑开挖施工的顺序应遵循自上而下的原则，严禁大锅底开挖和超挖，支护措施应紧跟开挖的进度。

2.应分层分段进行基坑开挖，做到随开挖随支护，基坑顶 3m 范围内严禁堆载，开挖宽度应满足边坡临时稳定性的要求。

3.在开挖前，应查明周边构筑物和地下管线的状况，保证地下管线的安全。

4.整个施工期间应做好基坑内排水措施。

5.钻孔灌注排桩+钢筋混凝土横撑的施工顺序应遵循先施工支护桩，后施工止水旋喷桩，待支护桩强度达到一定标准后，设置挡水高砖墙和混凝土支撑。待 14 天后继续基坑底开挖，最后封底施工垫层、底板、侧墙、顶板结构直到地面。这些完成后就可以进行基坑的回填工作，整个基坑工程的施工就大功告成了，这只是最基本的施工顺序，施工期间遇到具体情况，还需具体分析。

6.在隧道结构与支护结构的间隙应采用粗砂回填，压实度必须大于 93%。

7.在进行基坑的挖土、支撑和拆撑过程中，应安排专门的作业人员进行观测和检查，当发生异常情况，应停工并对原因进行分析，采取相应的措施，才能继续挖土施工工作。

8.在基坑开挖过程中需做好挖土机械通道布置、及周围堆土位置安排，应采取防护措施，以免碰撞支护结构或扰动基底原状。

9.采用机械切割或爆破拆除混凝土支撑结构时，应保证周边建筑物及现场施工人员的安全，同时要有措施保证混凝土碎块不对已经施工隧道结构造成损坏。

五、结束语

隧道基坑支护的方法是多种多样，在设计的过程中，应该因地制宜的选择合理的施工方案，对施工中的影响因素，如：地质结构、地下水位、当地气候等因素进行综合考虑，找到多种因素的平衡点，施工中也不能一味的生搬硬套设计图纸，而应该多元化的考虑自身因素进行施工，同时落实施工中的质量管理和施工

监督，这样才能保证隧道基坑支护的质量。

参考文献：

[1]王迪.公路隧道基坑支护力学特性分析[J].山西建筑 2010.04.

[2]李兴胜.隧道基坑支护浅析[J].四川建筑.2011.06.

[3]王永乐.隧道工程设计要点[J].建筑风，2009.

[4]刘松涛.锚杆支护配套技术设计与施工[J].建筑中国，2012.