×××引水隧道进水洞口段
出 渣 通 道 护 坡 支 护 结 构 设 计
1 工程概况
本出渣通道护坡工程为×××引水隧道进水洞口段的配套工程。通道为圆弧形，其中心弧长为205m，半径为164.137m，出渣通道一端与进水隧道口（高程为-12.000）相接，另一端出露自然地面（高程为+2.000），总高差为14.0m，纵坡比为6.83%。
出渣通道区域地层分布极不均匀，临山侧地质较好，地层依次为砾砂、粉质粘土混碎石及强风化凝灰岩；靠近盾构工作井区域表层埋有厚度约为6.0m左右的淤泥。
出渣通道场地较狭窄，其西北侧与盾构工作井较紧，为避免盾构工作井下沉时对出渣通道的影响，同时考虑盾构TRANBBS施工时对工作井的反力，出渣通道尽量远距盾构工作井，为此出渣通道TRANBBS设计为圆弧形，则出渣通道与盾构工作井之间的最近距离为53.0m。
2 编制依据
1《建筑基坑支护TRANBBS技术规程》JGJ120-99
2《基坑土钉支护技术规程》CECS 96:97
3《地基与基础工程验收规范》GBJ202-93
4工程岩土工程勘察报告。
3 设计原则
根据本工程场地土的工程地质条件及护坡的深度，宜采用土钉墙锚喷支护的方法。
土钉墙锚喷支护结构设计时可按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)（以下简称《规程》）的要求进行土钉抗拔承载力和土钉墙整体稳定性验算。设计时按二级基坑侧壁支护结构设计，取侧壁重要性系数为1.0，则土钉抗拔承载力的安全系数不小于1.25，土钉墙整体稳定性安全系数不小于1.30。
根据经验，土钉宜采用钢管击入钉，经压力注浆后所形成的土钉等效直径取为150mm。
设计时，土钉与水平面的倾角为150~200，一般宜采用较大的倾角，其原因为：倾角较大时，浆液不易外溢，有利于注浆，较大倾角的土钉有利于增加土钉墙的整体稳定性，当土钉的倾角较大时，对土体可起到超前支护的作用。
设计时取地面超载为15kPa。
4 各剖面护坡支护结构设计
4.1 A—A剖面
4.1.1 工程地质条件
A— A剖面为靠近进水隧洞的洞口，工程地质条件相对较好，表层约5.0m
为砾砂，其下约3.4m为粉质粘土混碎石，下层为强风化凝灰岩。
根据工程地质勘察报告，该剖面区域的场地土的物理力学性指标列于表1。
表1场地主要土层的物理力学性指标
土层编号 土层名称 层厚(m) 含水量（%） 重度(kN/m3) 孔隙比e 抗剪强度指标 极限锚固力
C(kPa) (0) (kPa)
(3) 砾砂 5.0 19.5 8 35.0 60
(5) 粉质粘土混碎石 3.4 19.03 15.8 22.1 60
(10) 强风化凝灰岩 11.0 24.0 200 45.0
注：表中砾砂的强度指标根据其重度及参考同类土质而确定（以下同）。
4.1.2土钉护坡支护结构设计
土钉墙护坡支护结构由土钉和喷射混凝土面层两部分组成，设计时，喷射混凝土面层均按构造要求设计，其厚度一般为100mm，（考虑到本工程护坡使用时间较长，为此设计为150mm），混凝土强度等级为C20，内配10@200的钢筋网一层，根据高地下水位中土钉施工经验，土钉一般均采用钢管击入钉，钢管上每隔800mm设置一个直径约8mm的注浆孔，并在注浆孔外侧焊接角钢支架，一方面可减少土体进入注浆管内，另一方面对土钉起到扩孔作用，能有效地保证土钉锚固体的抗拔力，注浆钢管一般采用482.5的普通钢管，土钉钢管在土钉墙面出露处与面层加强钢筋焊接，以增强整体工作效能，加强钢筋一般采用Φ16螺纹钢筋。
图1为开挖深度10.9m，土钉墙结构剖面图，土钉墙由上下6层土钉组成，均采用482.5的钢管击入土钉，其与水平面的向下倾角为200，各层土钉的长度及布置如图1所示。喷射混凝土面层厚度为150mm，强度为C20，内配置10@200的钢筋网片一层，并延伸至地表与压密注浆钢管相连，土钉与面层之间通过Φ14螺纹钢筋进行焊接，以增强其稳定性。各层土钉的受拉荷载及抗拉承载力验算列于表2。
表2 各层土钉的受拉荷载及抗拉验算（超载15kPa）
编号 位置(高程)（m) 长度（m） 水平间距(mm) 所受拉力（kN） 极限抗拉力(kN) 安全系数
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为护坡开挖到各个阶段时的土钉墙整体稳定性分析结果，经验算当开挖至高程-5.800m而第4道土钉尚未施工时，此时为最不利工况。由表3可知，分层开挖至各高程时的整体稳定安全系数均能满足《规程》要求。
表3 各施工阶段土钉墙整体稳定性分析（超载15kPa）
施工工况 土钉未施工 第1道土钉施工 第2道土钉施工 第3道土钉施工 第4道土钉施工 第5道土钉施工 第6道土钉施工
基底高程（m） 0.2 -1.3 -2.8 -4.3 -5.8 -7.3 -8.9
开挖深度（m） 1.8 3.3 4.8 6.3 7.8 9.3 10.9
稳定安全系数 1.643 1.977 1.
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