×××引水隧道進水洞口段
出 渣 通 道 護 坡 支 護 結 構 設 計
1 工程概況
本出渣通道護坡工程為×××引水隧道進水洞口段的配套工程。通道為圓弧形，其中心弧長為205m，半徑為164.137m，出渣通道一端與進水隧道口（高程為-12.000）相接，另一端出露自然地面（高程為+2.000），總高差為14.0m，縱坡比為6.83%。
出渣通道區域地層分布極不均勻，臨山側地質較好，地層依次為礫砂、粉質粘土混碎石及強風化凝灰巖；靠近盾構工作井區域表層埋有厚度約為6.0m左右的淤泥。
出渣通道場地較狹窄，其西北側與盾構工作井較緊，為避免盾構工作井下沉時對出渣通道的影響，同時考慮盾構TRANBBS施工時對工作井的反力，出渣通道盡量遠距盾構工作井，為此出渣通道TRANBBS設計為圓弧形，則出渣通道與盾構工作井之間的最近距離為53.0m。
2 編制依據
1《建筑基坑支護TRANBBS技術規程》JGJ120-99
2《基坑土釘支護技術規程》CECS 96:97
3《地基與基礎工程驗收規范》GBJ202-93
4工程巖土工程勘察報告。
3 設計原則
根據本工程場地土的工程地質條件及護坡的深度，宜采用土釘墻錨噴支護的方法。
土釘墻錨噴支護結構設計時可按《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-99)（以下簡稱《規程》）的要求進行土釘抗拔承載力和土釘墻整體穩定性驗算。設計時按二級基坑側壁支護結構設計，取側壁重要性系數為1.0，則土釘抗拔承載力的安全系數不小于1.25，土釘墻整體穩定性安全系數不小于1.30。
根據經驗，土釘宜采用鋼管擊入釘，經壓力注漿后所形成的土釘等效直徑取為150mm。
設計時，土釘與水平面的傾角為150~200，一般宜采用較大的傾角，其原因為：傾角較大時，漿液不易外溢，有利于注漿，較大傾角的土釘有利于增加土釘墻的整體穩定性，當土釘的傾角較大時，對土體可起到超前支護的作用。
設計時取地面超載為15kPa。
4 各剖面護坡支護結構設計
4.1 A—A剖面
4.1.1 工程地質條件
A— A剖面為靠近進水隧洞的洞口，工程地質條件相對較好，表層約5.0m
為礫砂，其下約3.4m為粉質粘土混碎石，下層為強風化凝灰巖。
根據工程地質勘察報告，該剖面區域的場地土的物理力學性指標列于表1。
表1場地主要土層的物理力學性指標
土層編號 土層名稱 層厚(m) 含水量（%） 重度(kN/m3) 孔隙比e 抗剪強度指標 極限錨固力
C(kPa) (0) (kPa)
(3) 礫砂 5.0 19.5 8 35.0 60
(5) 粉質粘土混碎石 3.4 19.03 15.8 22.1 60
(10) 強風化凝灰巖 11.0 24.0 200 45.0
注：表中礫砂的強度指標根據其重度及參考同類土質而確定（以下同）。
4.1.2土釘護坡支護結構設計
土釘墻護坡支護結構由土釘和噴射混凝土面層兩部分組成，設計時，噴射混凝土面層均按構造要求設計，其厚度一般為100mm，（考慮到本工程護坡使用時間較長，為此設計為150mm），混凝土強度等級為C20，內配10@200的鋼筋網一層，根據高地下水位中土釘施工經驗，土釘一般均采用鋼管擊入釘，鋼管上每隔800mm設置一個直徑約8mm的注漿孔，并在注漿孔外側焊接角鋼支架，一方面可減少土體進入注漿管內，另一方面對土釘起到擴孔作用，能有效地保證土釘錨固體的抗拔力，注漿鋼管一般采用482.5的普通鋼管，土釘鋼管在土釘墻面出露處與面層加強鋼筋焊接，以增強整體工作效能，加強鋼筋一般采用Φ16螺紋鋼筋。
圖1為開挖深度10.9m，土釘墻結構剖面圖，土釘墻由上下6層土釘組成，均采用482.5的鋼管擊入土釘，其與水平面的向下傾角為200，各層土釘的長度及布置如圖1所示。噴射混凝土面層厚度為150mm，強度為C20，內配置10@200的鋼筋網片一層，并延伸至地表與壓密注漿鋼管相連，土釘與面層之間通過Φ14螺紋鋼筋進行焊接，以增強其穩定性。各層土釘的受拉荷載及抗拉承載力驗算列于表2。
表2 各層土釘的受拉荷載及抗拉驗算（超載15kPa）
編號 位置(高程)（m) 長度（m） 水平間距(mm) 所受拉力（kN） 極限抗拉力(kN) 安全系數
1 0.5 6 1200 6.235 117.446 18.835
2 -1.0 6 1200 12.533 104.394 8.330
3 -2.5 9 1200 25.702 156.392 6.093
4 -4.0 9 1200 41.708 143.540 3.442
5 -5.5 9 1200 55.820 130.489 2.338
6 -7.0 6 1200 55.541 78.434 1.412
表3為護坡開挖到各個階段時的土釘墻整體穩定性分析結果，經驗算當開挖至高程-5.800m而第4道土釘尚未施工時，此時為最不利工況。由表3可知，分層開挖至各高程時的整體穩定安全系數均能滿足《規程》要求。
表3 各施工階段土釘墻整體穩定性分析（超載15kPa）
施工工況 土釘未施工 第1道土釘施工 第2道土釘施工 第3道土釘施工 第4道土釘施工 第5道土釘施工 第6道土釘施工
基底高程（m） 0.2 -1.3 -2.8 -4.3 -5.8 -7.3 -8.9
開挖深度（m） 1.8 3.3 4.8 6.3 7.8 9.3 10.9
穩定安全系數 1.643 1.977 1.
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