明挖法隧道施工深基坑支撑的优化

汪世天

浙江省建投交通基础建设集团有限公司  311400

摘要：将明挖法应用在隧道施工中，具有施工操作简单、施工速度快且安全可控等突出优势。而那部分埋深很长的隧道工程中，需要通过作业面的增加来提升施工效率的状况下，也会使用明挖法开展施工。在隧道工程施工中，一个重要的控制内容就是深基坑工程，而怎样合理科学的应用施工方案并开展支护十分关键。为此，文章通过分析高速公路隧道工程，对深基坑支撑体系的计算方式进行了分析，并论述了原深基坑支撑结构整体的受力及变形，最后阐释了深基坑支撑的优化举措，以供相关人士参阅借鉴。

关键词：明挖法；隧道施工；深基坑支护；优化

前言：自改革开放以来，我国广大人民群众的生活水平快速提高，同时也对于城市工程项目施工质量水平提出了更高的要求，与此同时各类城市基础设施建设工作也在全面开展。在这类工程项目施工建设当中都会涉及到深基坑施工工作的开展，这也直接推动了深基坑施工工作逐渐向深密方向创新。然而，施工工作开展中，当基坑深度逐渐增加时，其施工难度也在不断提升，相关的施工问题也愈发严重。为了确保深基坑施工工作的安全性，完善支护技术应用水平，避免基坑周围土体出现较大扰动，相关工作人员要对其保持较高的重视性，强化技术的应用效率，确保基坑施工工作能够顺利的推进和完工。

1深基坑支撑体系优化计算

1.1计算方式及原理

桩体中，既能将弹性地基梁基础理论平面杆系可当做有限原元法，同时也可把它当做柔性挡土墙结构基坑设计的一种常用方式。我们在对支护结构进行设计时，其开挖面上支撑结构中应用传统常规梁单元，而开挖面下面可使用弹性基础梁单元。把支撑、侧向土抗力应简化成相应的弹簧系列，而梁的作用荷载可是侧向主动土压力，也是支撑的反作用力和桩身在节点处的横向位移与此点弹簧系数积，上面体现了土体及结构件互相作用。通过编现骨干计算程序计算，桩身长为0.5m，设计中之前的桩长大概是35m，将其分为70个单元，最终会有71个节点总数量。

1.2支护优化合计

想要对支护结构进行优化设计时，变量是横向支撑的不同设置位置，控制参数为桩身的最小弯矩，通过这样的方式寻找最小控制值横撑的位置，也就能合理科学的设置精准的横撑位置。为此，把它向多道横撑理想位置推广，在开展相应计算时，沿基坑开挖深度的4/1、1/2、3/4位置，在最大弯矩处设置横向支撑，并进行进一步比较，据此，若开挖深度范围中间设置横撑，那么发生的桩基变形情况较为合理。

2原深基坑支撑结构整体应力及变形

经进一步分析泵房基坑支护结构的总体受力，我们能够了解到，相应的支护结构会有剪力情况、弯矩及位移等产生，而这个截面设计会把横向支撑轴力作为参考依据。具体分成了三类工况，即1）冠梁位置处设置首道横撑，并把基坑开挖到5m。2）若开挖深度达4.5m，就需要设置腰梁，并在其上面设置两道横撑，然后把它开挖到9m深。3）若基坑深度有8.5m时，则横向支撑应设置3道，并把它开挖直到底部位置。

3 深基坑支撑优化方案

3.1地下连续墙施工的优化设计

1）成槽施工。槽施工通过液压抓斗实现，并保证不在已成槽的边缘行使大型就写，这样可充分保证槽壁的稳定。在实际开槽时，导杆需要同槽段保持垂直状态，这时张开抓斗并相应的标准慢慢入槽开展抓土工作。

2）特殊底层成槽。粉土层、粉砂层形成槽时，成槽施工中地下连续墙使用的是冲抓式的施工方法。一旦通过粉砂层及粉土层时，这时其中会冲入很多地下水，进而会使槽壁的安全受到危害。为此，砂砾石层地下连续墙开槽时，应确保导杆与槽段保持垂直的状态，并打开抓斗入槽内开展相应的抓土任务。一旦地下有障碍物的地方存在，那么在开挖导墙时，一旦碰见障碍物，应及时处理好，若较深位置有障碍物，这时就应汇报给甲方，一起去确定这部分障碍物到底是否报废。

3.2钢支撑施工的优化

经分析，使用φ600mm钢作为基坑水平位置的支撑系统，并进行适合的加力处理，并用两台加力机一起进行加力。想要保证支撑体系的安全，实际施工中，可把一根钢丝绳悬索设置于钢支撑两侧。

3.3高压旋喷桩施工优化

想要进一步提高止水的效果，需要把一定的高压旋喷桩止水设置在不同的连续墙缝位置，且需要注意的问题是，要保证其中至少有两个φ800 mm 的旋喷桩是咬合的状态。

4 基坑开挖

4.1开挖的原则

需要遵守先撑后挖的方式开挖深基坑的隧道，并从两边至中间进行开挖。并以分层分段的方式开挖，沿基坑方向纵向放坡施工，考虑到具体的隧道地质条件，需要将坡脚总放坡控制在1:2.5，与此同时，分层间局部放坡坡度应低于1:1。隧道基坑土方应开挖到底后对槽进行检验，完成后方可进行混凝土垫层施工，地基每一次结束1-2个开挖小段，就进行一次素混凝土垫层施工，此类方式能有效的防止基地隆起及变形，最终底层支撑得以形成，通过这样的方式来降低基坑围护结构的变形速率。

4.2开挖方法

对于土方开挖而言，需要从两边至中间进行开挖，遵从台阶后退方式，进行分层接力开挖。且倒运开挖采用

1m3挖掘机开展，大概有5m的台阶长度，这时坡度为1:1。需要按照分块、分段及分层方式开挖土方，纵向分破时，应将一定的工作平台设置在不同层支撑之间，不同的工作平台应预留2-4根的支撑宽度。若上层土开展的是纵向开挖式，一旦长度满足纵坡度要求，就可对下层土进行开挖。控制好降水为分层开挖的前提，分层开挖前，应将水位降低至开挖层底部以下0.5m。在进行放坡开挖时，在开挖基坑两侧2m范围中的土方时，其深度需要控制在每一个钢支撑下1m，并提供安装钢支撑支架的相应工作面。钢支撑支座假设时，需要对中间土方进行开挖，开挖深度要同首道钢支撑距离要在4m及以下，之后要在上面架设首道钢支撑，然后对基坑两侧范围中土方进行开挖，一直到下道钢支撑下1m，通过这样方式的重复应用直至挖到基坑底部。

结束混凝土支撑绑扎、浇筑、支模之后，一旦混凝土有100%的支撑强度，那么后方便可以继续进行开挖。土方到最后的开挖阶段，基坑内的土方如果无法用挖掘机向地面运送，这时就需要用吊车及小型挖掘机结合应用的方式。基坑内可放入小型挖掘机，然后把吊车支立在基坑的北侧，或放置在回填拱顶之上，用钢板焊接一个土箱，基坑下，可使用小型的挖掘机进行装土工作，然后土方通过吊车吊送至地面上。且也要将装载机放置在堆土场，其作用是向翻斗中装入土方，待基坑土方开挖至设计基底30cm之上，然后将小型挖掘机吊起。

结束语：

概而言之，通过上文的分析和论述，我们可知，开挖隧道深基坑时，常会由于工期、施工技术及成本等原因，去优化设计方案，并结合实际状况对设计方案进行改变，然而，这将在一定程度上对支护结构形成影响，从而降低隧道支护的安全性。所以，施工人员应立足实际优化施工方案，通过这样的方式更好的保证施工的安全性及质量。

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