明挖隧道高低坑设计计算方案研究

DOI:10.16799/j.cnki.csdqyfh.2019.03.055

城市道桥与防洪

相关专业203明挖隧道高低坑设计计算方案研究蒋祝金

（上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092）

摘

要：结合上海市诸光路通道工程隧道主线与下层匝道并行形成高低坑的工程实例，对基坑支护不同的计算方案进行

比选研究，采用了一种合理的高低坑计算方案，同时在满足了基坑各项稳定性的指标要求的前提下，对比选取了高低坑工况下基坑所需的围护桩长，对今后类似工程具有一定参考价值。关键词：高低坑；基坑支护；围护桩；并行匝道；诸光路通道中图分类号：U43

文献标志码：B

文章编号：1009-7716（2019）03-0203-03

１工程概述

上海诸光路通道是国家会展中心(上海)配套

道路建设项目，为国家会展与虹桥区域提供一条北部快速疏解通道，起到保障会展和促进区域发

大大展的重要作用。诸光路通道与S26高架连接，

缓解延安高架不堪重负的交通压力。

该隧道工程连接闵行和青浦，中间区段采用盾构法施工，南北两侧采用明挖法施工。主线与匝道的并行段采用明挖法施工，位于通道南侧，松泽高架以北，现状诸光路的徐灵路与龙联路之间的范围，见图1。

施方案，具有工期和造价优势的合坑实施方案，成

为了高性价比的围护设计方案。受限于主线与匝道的竖向高差不断变化，高低坑是不可回避且设计当中经常遇到的问题，见图2。

图２主线与匝道剖面位置图

对于围护断面，若按照深坑深度进行计算，围护结构过长，插入比大，造成浪费；而按照浅坑深度进行计算，围护结构过短，风险增加。

为解决上述两难的问题，本文提出了一种设计计算思路，建议按深坑深度进行计算，同时将深坑以上的土体自重考虑为压重荷载，作用于基坑坑底，进行围护结构的稳定性计算。

２工程地质条件

拟建场地为滨海平原地貌类型，自上而下可分为八个大层，11个亚层及1个夹层。其中①层为近代人工堆填，②1～⑤3层为第四纪全新世Q4沉积层，⑥～⑧2层为第四纪上更新世Q3沉积层。

主线隧道的底板落于③层淤泥质粉质黏土,匝道底板落于逐渐由③层淤泥质粉质黏土到②层粉砂层。

地下水由浅部土层中的潜水及赋存于⑦1、⑦2

及⑧2层中的承压水组成。根据地质报告，设计时地下水潜水水位按上海市年平均水位埋深0.5m

图１主线与匝道并行平面图

在平面上，主线隧道与匝道并行前进；在竖向上，主线几乎水平前进，而匝道上行并逐渐爬出地面。在这种情况下，主线与匝道之间就会出现高差。相对于中间增设围护结构、两次开挖的分坑实

收稿日期：2018-11-25作者简介：蒋祝金（1988－），男，工程师，从事隧道与地下工

。程设计工作。

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2019年3月第3期

⑦2及⑧2层大部分连通，承压水水位一采用。⑦1、

般低于潜水位，年呈周期性变化，埋深3.0～12.0m，详勘期间承压水位为4.83~5.12m。

土层参数见表1。

表１场地土层参数表

土层②1②3B③④⑤1⑥⑦1⑦1T⑦1⑦2⑧2

土层名称粉质黏土粉砂淤泥质粉质黏土黏土黏土粉质黏土砂质粉土夹黏土粉质黏土夹粉砂砂质粉土夹黏土粉细砂灰色砂质粉土

黏聚力摩擦角渗透系数层厚重度

/kN·m-3）/kPa/m（（/°）（/cm·s-1）3.12.66.84.79.73.12.43.66.91010

18.818.117.617.417.819.61918.41918.918.7

18313131548322323

17.731.614.813.614.71530.216.130.231.630.2

2.0E-061.0E-035.0E-061.0E-064.0E-062.0E-064.0E-044.0E-054.0E-041.0E-036.0E-04

围SK2+305.010~+385.271，主线隧道向南水平前

进，而匝道上升爬出，逐渐由暗埋变化为敞开，最后接地。该段高低坑纵向长度约80m，基坑坑内主

深坑深度约为线与匝道存在有高差。在该范围内，

11m，浅坑深度为0~9.5m，属于软土地区深基坑，

《建筑基坑支护采用排桩+内支撑支护形式。依据

技术规程》3.1.3条和上海市《基坑工程技术标准》3.0.1~2条，基坑安全等级为二级，环境保护等级为二级。

围护结构采用覬800@950钻孔灌注桩，坑外设置一圈封闭的三轴搅拌桩覬850@600三轴搅拌桩止水帷幕，首道支撑设置为混凝土支撑，其余设置为钢支撑，立柱桩兼做抗浮桩。在基坑的高差位置处，通过设置重力式挡土墙解决。基坑实施工序为：自上而下，依次随挖随撑，直至坑底；待底板浇筑并达到强度后，自下而上，依次浇筑养护结构侧墙、顶板，拆除相应钢支撑或混凝土支撑，直至顶板完成，覆土回填，围护设计断面见图3。３．２围护计算

针对上述高低坑断面，由于基坑深度不同，若两侧均采用同样的围护桩长是不合理的；针对浅坑，若采用浅坑深度计算亦是不合理的。

针对上述围护断面，可采用如下简化计算模

３高低坑节点研究［１－４］

３．１围护设计断面

根据诸光路通道道路的总体布置，在里程范

图３围护设计断面（单位：ｍｍ）

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相关专业205型，见图4。对于深坑，仍然按照对应深度计算，而对于浅坑，可按照深坑的深度进行计算，同时考虑深坑以上的土层自重，按厚度折算为压重荷载，作用于坑底内侧。计算断面仍然按照较深基坑计算内力、变形和稳定性，见图4。

图４围护断面简化计算模型（单位：ｍｍ）

压重荷载的作用宽度与浅层土层同宽，荷载

大小由土层的重度和厚度计算所得。３．３计算结果对比

基于上述简化模型，围护桩长为22m，对于深度分别为11m、11m并考虑土体自重和9.5m三种断面，进行对比计算，计算结果见表2。

表２变形和稳定性结果对比

基坑深度规范要求11m11m并考

虑土压重9.5m变形/mm≤3322.322.117.5整体稳定系数≥1.251.331.371.55抗倾覆系数≥1.101.151.151.42坑底抗隆起≥1.901.771.932.10墙底抗隆起≥2.002.202.202.44抗渗流

≥1.5~2.0

2.07

2.07

2.23

结果显示，基坑深度越浅，稳定性系数越高，

越容易满足规范要求。本基坑断面的计算结果由坑底抗隆起稳定性系数控制。对于较浅的深度，稳定性系数很容易满足规范要求，但坑底不是半无限土体，与实际的开挖工况不符；若按照较深的深度计算，不考虑浅层土体自重的有利影响，桩长不

满足坑底抗隆起的规范要求，1.77<1.90，需增加围

护桩长，造成浪费；若按照较深的深度计算，并考虑浅层土体自重的有利作用，1.93≥1.90，满足稳定性各项指标的要求，与实际施工的工况相符合，计算合理。

３．４计算桩长对比

针对上述三种不同的工况，需满足整体稳定性、

抗倾覆稳定性、坑底抗隆起稳定性、墙底抗隆起稳定性和抗渗流稳定性等的稳定性指标的规范要求，计算所需桩长见表3。

表３桩长结果对比

基坑深度11m11m并考虑土压重9.5m

桩长/m24.121.819.8

由表3可知，若考虑浅层土体荷载压重的有利影响，桩长相对于浅坑，增加了2m；相对于深

坑，减少了2.3m，

该桩长取值更为合理。４结论

本文提出了一种高低坑的设计计算方案。基

坑按深坑计算，同时考虑浅坑土体压重的有利影响，复核围护结构的稳定性；高低坑设计方法较为合理。相对于浅坑，不冒险；相对于深坑，不浪费；在粉质黏土层中，若按照该方法进行设计，相较于深坑的计算结果，桩长可减少2.3m。

该段隧道基坑的土建结构已于2017年12月施工完成，施工实践进一步证明设计方案安全可行，为今后类似的工程具有一定的参考意义。

参考文献：

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[3]高卫平.隧道预留超近距离地铁盾构穿越条件研究[J].城市道桥

与防洪，

2011（7）:189-191.[4]徐海宁.深浅坑对临近隧道的影响分析[J].特种结构，

2010，27（1）:87-89.

planning,design,constructionandacceptancecheck,andanalyzestheproblemsinthepracticalapplicationofthetechnicalstandardsystemforutilitytunnel.

Keywords:utilitytunnel,standard,planning,design,construction,acceptancecheck

AnalysisonDesignofPlantLandscapeinHighwayEngineering!!!!!!!!!!!ChengHua(199)

Abstract:Intherapiddevelopmentofmodernsocialenvironment,thepeopleareincreasinglydemandingforthesmoothness,safetyandaestheticsofhighwayengineering.Amongthedemands,theplantlandscapeofhighwayoccupiesanimportantposition.Basedonthediscussionofthecharacteristics,maindesigncontentsandstrategiesofhighwayplantlandscapes,thispaperanalyzesthedetaileddesignofplantlandscapeinthehighwayengineeringbytheexampleoftheexpressway(G245-G213connectingline)aroundTianfuNewDistrictofMeishanCityinSichuanProvince.Theplantsaboundalongthelandscape,andalsoprovidethepeoplewithabeautiful,comfortableandharmoniousdrivingenvironment.

Keywords:highwayengineering,plantlandscape,greening,ecologicaldesign,seedsoftrees,regionalcharacteristics

StudyonDesignandCalculationSchemesforExcavationofHighandLowPitsofTunnel!JiangZhujin(203)

Abstract:CombinedwiththeengineeringexampleofthehighandlowpitsformedbytheparallelofmainlinetunnelandthelowerrampinShanghaiZhuguangRoadTunnelProject,thearticlecompares,selectsandstudiesthedifferentcalculationschemesofpitsupport.Asuitablecalculationschemeofhighandlowpitsisused.Onthepremiseofmeetingtherequirementsofstabilityindexesofthefoundationpit,thearticlecomparesandselectsthelengthofretainingpilesrequiredforthefoundationpitundertheconstructingconditionofhighandlowpits,whichcanbereferredforthesimilarprojects.

Keywords:highandlowpits,foundationpitsupports,retainingpiles,parallelramp,ZhuguangRoadTunnel

DesignandAnalysisofFoundationPitforIntermediateVentilationShaftofMetroinComplicatedEnvironmentofSoftSoilArea!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!JiangZhiwei(206)

Abstract:BasedontheengineeringbackgroundoftheintermediateventilationshaftbetweenHunanHighwayStationandYuqiaoStationofShanghaiMetroLine18,thispaperstudiesthedesignschemeofintermediateventilationshaftinthesoftsoilarea.Accordingtothesurroundingenvironmentofventilationshaft,thispaperanalyzesthekeyanddifficultpointsinthedesignoffoundationpit,andputsforwardtherelevanttreatmentmeasures.Inaddition,thispapersimulatesandanalyzestheinfluenceofexcavationprocessoffoundationpitonthesurroundingmunicipalpipelinesbythefiniteelementsoftware.Theresultshowsthatthisdesignschemecanguaranteetheinfluenceofconstructionprocessoffoundationpitonthesurroundingpipelinesiscontrollable,andcanprovidethereferenceforthedesignofthesimilarprojects.