浅谈城市下穿隧道的基坑设计
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【摘要】随着城市的快速发展，交通拥堵现象日益严重，给市民出行带来极大的不便。城市下穿隧道隧道为缓解交通压力做出了极大的贡献，下穿隧道大多处于城市重点交通位置，起着交通枢纽的作用，也体现了城市文明风貌，本文主要以广佛江快速通道江门段篁庄大道下穿隧道基坑工程设计为例，分析在下穿隧道基坑设计中有何难点特点，它的计算条件和方法又为工程设计提供了哪些便利，以供参考。
【关键词】下穿隧道；设计；基坑；计算；
中图分类号：S611文献标识码： A
1基坑设计原则及技术标准
1.1设计原则及技术标准
篁庄大道下沉式隧道分布里程为K21+175～K21+715，长540m，由挡墙段和封闭框架段构成，其中K21+400～K21+500为封闭段，长100m。隧道拟采用明挖法施工。
1.1.1 设计原则
基坑设计必须与相应的节点交通疏散方案相协调，尽量减少对节点交通的影响。根据本基坑的规模和周边构筑物的情况，侧壁安全等级二级，相应基坑侧壁重要性系数γ0=1.0；边坡整体稳定安全系数要求不小于1.3。基坑顶地面超载计算取值为20kPa，基坑最大变形控制在50mm以内。 基坑支护结构平面布置应满足隧道主体结构基础尺寸、规范允许变形、施工误差及施工作业面要求。当安全等级为二级时，基坑变形控制需满足地面最大沉降量≤0.25%H；且≤50mm；排桩结构最大水平位移≤0.40%H，且≤50mm（H为基坑开挖深度）。
1.1.2 设计依据及标准
设计依据：
《广州地区建筑基坑支护技术规定》（GJB02-98）；广东省标准《建筑基坑支护技术规程》（DBJ/T15-20-97）；中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2012）；中华人民共和国国家标准《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D62-2004）；中华人民共和国国家标准《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）；广东省标准《建筑地基处理技术规程》（DBJ 15-38-2005）等其他有关的国家及地方强制性规范和标准等。
主要技术标准：
公路等级：一级公路；
设计行车速度：80km/h；
建筑限界净宽: 13.25m；
建筑限界高：5.0m；
工程结构安全等级：一级；
结构重要性系数：1.1；
钢筋混凝土裂缝宽度控制：迎水面≤0.2mm，背水面≤0.3mm；设
计基准期：100年；
汽车荷载：公路—I级
1.2 本项目设计特点及难点
篁庄大道隧道基坑平面上呈长条形，篁庄大道隧道的基坑侧壁长度为（路线左右两侧）540m，基坑开挖有效宽度（底宽）31.7~37.8m。隧道开挖深度3.73~8.35m。隧道入口东侧有约15m的边坡，距隧道入口西侧路边为平整场地，约50m为6层工业综合房。隧道出口左右侧约为2～3层砼厂房，距离路边约45m，无特殊建筑。根据已有管线调查资料，目前隧道周边存在多条市政电缆及水管和燃气管道，施工前应实地探明管线情况，先改迁基坑开挖范围内的管线，对基坑周边影响范围内不能改迁的管线应做好管线保护和监测工作，避免施工过程引起管线破坏
2 基坑设计
2.1基坑支护结构形式
拟建篁庄大道隧道为城市主干道，规划道路红线宽80m，埋于地下的市政管线全部迁改。因隧道利用原地方道路，设计需考虑隧道施工期交通疏解问题，基坑支护设计按车辆在基坑顶部3m外行驶考虑。基坑开挖过程中，为保证辅道及施工便道通车安全，保证基坑稳定同时须控制基坑变形。本隧道基坑开挖范围土层主要是素填土、杂填土、强风化变质砂岩、中风化变质砂岩及微风化变质砂岩，土层均为弱透水层，渗透性很小。支护工程根据基坑地质条件、开挖深度及周边环境等分别进行分区设计，主要采用土钉墙支护形式。
土钉墙支护：基坑安全等级为一级。用于基坑K21+175～K21+715两侧，该段开挖土层主要是粉质粘土、全~微风化变质砂岩，地质条件较好，基坑开挖深度3.73～8.35m，开挖坡面坡比1：0.5，土钉杆体采用22，采用全长粘结土钉，土钉倾角15°，水平间距1.4m，纵向间距1.5m，面板厚120mm，C25喷射混凝土，钢筋网为φ8@200*200。
2.2 基坑支护结构计算
采用北京理正软件设计研究院开发的理正深基坑支护结构设计软件（F-SPW V7.0版）对两种不同支护形式选取最不利断面进行计算。计算过程中，主动土压力采用朗肯土压力计算，砾砂、粗砂按水土压力分算考虑，其余土层按水土压力合算考虑。侧壁安全等级为一级时，围护结构施工期最大侧向变形控制在30mm以内；安全等级为二级时，基坑最大变形控制在50mm以内。
基坑顶部3m范围内严禁堆载，此范围外地面荷载取20kPa进行计算。经计算施工期整体稳定、局部稳定均满足规范要求。
2.3 基坑降、排水设计
1、基坑开挖期间，地下水位应降至基坑开挖面以下1m，开挖至基底时, 也须保证地下水位降至基坑底面以下1m。降水过程应伴随主体结构施工过程的始终。
2、基坑开挖过程中，应做好基坑内的排水工作，如在雨季施工，必须准备足够的抽水设备，并做好基坑外的排水、截水工作。
3、沿整个基坑顶外周距离坡顶1m左右设置砖砌排水沟，水沟尺寸30cm×30cm，壁厚12cm；距基坑底边线0.5m左右设置30×30cm截水沟，并向截水沟方向设置1%的横向反坡。基坑开挖施工阶段，沿坑底设置临时集水井，且每一层土方均应设置，避免坑底积水软化边坡土体。基坑开挖至设计标高以后，每间隔20~30m设置一处80×80cm的集水井。
4、基坑开挖过程中，应做好基坑内的排水工作，如在雨季施工，必须准备足够的抽水设备，并做好基坑外的排水、截水工作。
5、基坑内外均需设置适量的水位监测孔，以监测基坑范围内的地下水位，并可检测降水对周围水位的影响，控制周围地面的沉降。
3 结语
基坑属于临时性工程，其作用是提供一个空间，使主体结构的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。基坑设计必须密切结合基坑周边环境特点,采用灵活多样的支护方式,辅以优化的施工工艺和信息化施工,才能达到安全、合理、经济的支护目的。本文通过对篁庄大道下穿隧道基坑工程设计，望能对类似工程设计提供参考。
参考文献：
[1]杨俊.城市沿江道路下穿隧道棚洞结构的设计及施工研究[D].西南交通大学,2011
[2]罗立娜.广明高速公路祈福隧道主体结构工程设计[J].广东公路交通,2012,(1):31-34.