柯 千，柯 凱

（中國葛洲壩集團股份有限公司，湖北 武漢430000）

隨著城市化進程繼續(xù)推進，類似城市軌道、地下管廊、地下商場、地下停車場、倉儲室等地下空間廣泛建設(shè)[1]。地下空間建設(shè)需要根據(jù)地形、水文條件進行基坑支護設(shè)計，保證穩(wěn)定性與安全性。基坑支護可以對基坑側(cè)壁與周圍環(huán)境起到支擋、固定以及保護的作用，常見的支護形式有排樁支護、地下連續(xù)墻支護、樁撐支護、水泥擋土墻支護、樁錨支護、簡單水平支撐支護、排樁懸臂支護和混凝土排樁支護等[2]。任意支護組合，即可形成一個牢固的基坑支護形式。單洞雙向雙車道是指通過單洞隧道時具有兩個方向的車輛行駛條件，每個方向具有兩個車道，可以提供較多車輛同時駛?cè)腭偝鯷3]，屬于地下空間建設(shè)，同樣需要進行基坑支護設(shè)計。傳統(tǒng)單洞雙向雙車道基坑支護的最大承載力較小，很難適應(yīng)基坑的穩(wěn)定性要求，影響車輛行駛效果。因此，本文提出明挖單洞雙向雙車道基坑支護技術(shù)，旨在為基坑工程的穩(wěn)定性提供保障。

1 明挖單洞雙向雙車道基坑支護

1.1 地質(zhì)條件

通過分析基坑周圍環(huán)境條件，尋找最佳基坑支護樁施工位置。由于隧道較長，基坑需要與地面相距19.58~21.92 m，相對高差不能超過±2.34 m[4]?；訁^(qū)域的表層素填土厚度較小，需要在施工之前清除；黏土廣泛分布在淺部范圍，具有一定的承載力，壓縮性不佳，厚度同樣較小；淤泥質(zhì)黏土為軟流塑狀，會出現(xiàn)局部缺失的情況，極易壓縮，承載力幾乎為0，淤泥質(zhì)黏土普遍分為粉土粉砂與層黏土兩種形式，均具有一定的承載力，土質(zhì)薄厚不均，分布情況不佳，同樣需要進行清除[5]。對于壓縮情況良好的土質(zhì)可以予以保留，對于壓縮情況不佳的土質(zhì)需要及時清除，從根源上保證基坑施工的穩(wěn)定性。

1.2 明挖基坑支護結(jié)構(gòu)

明挖法是將地面進行分層次、分段次開挖的過程，在基坑中進行施工與防水作業(yè)，回填地面后，可以保證該區(qū)域的穩(wěn)定性[6]。先將鋼板樁位置固定并放線，在分析基坑周圍環(huán)境條件時，找出鋼板樁的合適固定位置后，安裝導(dǎo)梁打入鋼板樁，完成基坑初步支護；將導(dǎo)梁拆除，放置內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)，進行土方結(jié)構(gòu)施工，保證基坑內(nèi)部支撐穩(wěn)定[7]；基坑回填，將鋼板樁拔出，基坑內(nèi)環(huán)境具有抵抗水側(cè)壓力與土側(cè)壓力的功能，進而保證基坑的穩(wěn)定性。

1.3 計算基坑支護最大承載力

為了實現(xiàn)穩(wěn)定的單洞雙向雙車道基坑支護，在基坑支護結(jié)構(gòu)施工完畢后，通過計算基坑支護的最大承載力，來判定支護的穩(wěn)定性與施工質(zhì)量[8]。由于隧道施工區(qū)域可能存在水壓力，將水壓力考慮在內(nèi)下

式中：Fw為水壓力；α為基坑支護的受力系數(shù)；Cpressure為基坑支護的實際壓力。

水壓力計算出來之后需要對基坑中的主動土壓力進行計算

式中：Mc為基坑主動土壓力；M0為土質(zhì)初始重度；Marc為基坑主動側(cè)土質(zhì)高度。

采用相同的方法得出基坑被動土壓力

式中：Mb為基坑被動土壓力；λ與λpcr分別為主動土側(cè)壓力系數(shù)與被動土側(cè)壓力系數(shù)；Mpcr為基坑被動土側(cè)土質(zhì)高度。

在地下水滲流的情況下，基坑支護兩側(cè)的水壓力會相互抵消，此時支護不會受到水壓力的影響；在地下水正常的情況下，水壓力仍然存在，支護結(jié)構(gòu)會受到水壓力的影響，因此，基坑支護承載力的最大值、最小值分別為

式中：ΔFmax(z)為基坑支護最大承載力；z為支護位移；β為支護位移系數(shù)；ΔFmin(z)為基坑支護最小承載力。

2 工程實例

2.1 工程概況

某智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場地占地面積約20 km2，主要測試內(nèi)容包括高速性能、交通場景測試、山路測試等，交通場景測試至關(guān)重要，在進場隧道連接城市交通場景測試的區(qū)域，通道為單洞雙向車道并在單側(cè)設(shè)置人行橫道，總長度277.543 m，明挖暗埋段，長度約76 m，其余路段為敞口段。

混凝土閉合箱型結(jié)構(gòu)高約5.7 m，底板寬度約14.45 m。結(jié)構(gòu)的框架頂板厚約1 m，側(cè)墻厚約0.9 m。墊層采用C20 的素混凝土，保證施工質(zhì)量。由于該區(qū)域的地質(zhì)水文條件較復(fù)雜，環(huán)境條件一般，XK0+060~XK0+090、XK0+110~XK0+176 段通道位于或鄰近賽車道路路基管樁實施區(qū)域且大部分地面標高均已場平至19.5 m，故基坑施工前，將場地標高均場平至19.5 m?；蛹s2~3.3 m 深，XK0+070~XK0+090 采用通道內(nèi)支撐支護約12 m，支撐在雙拼HN500 mm×200 mm 型鋼腰梁上。XK0+090~XK0+110 段通道及雨水泵房基坑，深度約3.1~7.6 m，支撐支護樁頂與樁間分別設(shè)置一道鋼支撐。

XK0+176~XK0+185.5 段通道基坑，深度1.6~2.2 m，樁頂標高為場平標高19.5 m，鋼板樁間距0.5 m，拉森鋼板樁與通道外壁的距離為0.8 m。XK 0+200~XK0+210 段通道基坑深度1.8~2.1 m，采用懸臂支護，鋼板樁間距0.5 m，XK+210~XK0+227.543 段通道基坑深度0.3~1.9 m，放坡開挖，坡率1∶1.5，坡面采用100 厚C20 噴射混凝土防護面。XK0+000~XK0+040 段通道，現(xiàn)狀或場平后地面標高低于通道底板底標高，不需進行基坑支護。鋼板鋼材屈服強度不低于Q345，壁厚為27.6 mm，橫截面積每片為153 cm2，內(nèi)支撐采用螺旋焊鋼管。

2.2 應(yīng)用結(jié)果

選取里程號為XK0+100、XK0+105、XK0+110、XK0+115、XK0+120、XK0+125、XK0+130、XK0+135、XK0+140、XK0+145 的明挖段，間距為10 m，每個明挖段的最大承載力不同，可以保證實例分析的有效性。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)式（4）計算出基坑支護的最大承載力，與傳統(tǒng)基于BIM 的單洞雙向雙車道基坑支護的最大承載力進行對比。見表1。

表1 應(yīng)用結(jié)果 kN/m3

一般情況下，基坑支護的最大承載力需要達到45 kN/m3，才能保證基本施工穩(wěn)定性，超過55 kN/m3施工穩(wěn)定性更高。在車道基坑施工過程中，基坑支護的承載力關(guān)系到基坑的施工效果，基坑支護的承載力越大，車道基坑施工效果越好。在相同條件下，傳統(tǒng)基于BIM 的單洞雙向雙車道基坑支護的最大承載力偏低，大部分明挖段的最大承載力在45 kN/m3以上，僅有明挖段里程號為XK0+100、XK0+130 的最大承載力低于45 kN/m3，不能保證后續(xù)施工穩(wěn)定性；明挖段里程號為XK0+120、XK0+125、XK0+145 的最大承載力可以超過55 kN/m3，施工穩(wěn)定性較高。因此，使用傳統(tǒng)基于BIM 的單洞雙向雙車道基坑支護可以滿足基本施工效果，仍存在較多的不確定性因素，容易影響后續(xù)施工環(huán)境；而本文設(shè)計的基于明挖法的單洞雙向雙車道基坑支護的最大承載力相對較高，均超過了55 kN/m3的高質(zhì)量指標，最大承載力是傳統(tǒng)支護設(shè)計的2 倍。大部分的明挖段支護最大承載力可以100 kN/m3以上，施工穩(wěn)定性更佳。

3 結(jié)語

基坑工程具有較高的風險性，需要設(shè)計一個與之配套的基坑支護結(jié)構(gòu)，進一步保證基坑工程的質(zhì)量控制。傳統(tǒng)單洞雙向雙車道基坑支護的最大承載力較低，施工質(zhì)量與施工安全性很難得到保證。本文以現(xiàn)場勘查基坑周圍環(huán)境—設(shè)計基坑支護結(jié)構(gòu)—計算支護承載力的流程設(shè)計單洞雙向雙車道基坑支護并利用實例分析的方式，得出該基坑支護的承載力更高的結(jié)論。

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