穿越現狀管線的復雜基坑支護技術研究

郭莉

（天津城建設計院，天津市　300122）

穿越現狀管線的復雜基坑支護技術研究

郭莉

（天津城建設計院，天津市300122）

市政工程領域的基坑工程具有規模小、深度分布復雜、緊貼或穿越市政管線等特點，此類基坑，除常規的基坑支護保護周邊環境［1］外，尚需重點處理坑內高差以及現狀管線的保護問題。結合具體工程實例，探討了復雜基坑穿越現狀管線時采取的技術措施，主要是與施工相結合的設計方法以及現狀管線整體考慮的保護措施，完美地解決了復雜基坑開挖時坑內高差的處理問題，同時為基坑穿越現狀管線時對管線的保護提供了參考。

穿越管線；復雜基坑；支護

0　引言

隨著地下空間的不斷開發和利用，基坑開挖越來越普遍，城市中的基坑工程設計與施工受周邊環境的約束較大，對基坑周邊的建筑物、構筑物、管線等的保護提出較高要求［2］。特別是在市政工程領域，管道和檢查井等的新建和改建工程的基坑開挖往往需要穿越現狀管線，因此對現狀管線的保護成為市政基坑工程中的重要組成部分。此外，上述項目尤其是檢查井一般位于管道、井匯集處，基坑內部深度差異較大而基坑面積較小，坑內高差處理難度大。本文以一項市政基坑工程為實例，研究穿越現狀管線的復雜基坑支護工程技術措施。

1　基坑工程概況

1.1工程概況

擬建基坑位于城市市區道路交口處，該處新建兩個檢查井：污水檢查井W7和雨水檢查井Y8。其中污水檢查井W7連接南北向現狀污水管道CWd2200，同時向西連接新建污水管道Wd1000；雨水檢查井Y8連接南北向現狀雨水管道CYd1500，同時向西連接新建雨水管道Yd1500。基坑工程總平面如圖1所示。

圖1　基坑工程總平面圖

場地現地表大沽高程2.66 m，新建W7井基礎墊層底大沽高程-6.07 m，基坑深度8.73 m；新建Y8井基礎墊層底大沽高程-1.93 m，基坑深度4.59 m；新建Wd1000管道基礎墊層底大沽高程-3.183 m，基坑深度5.843 m；新建Yd1500管道基礎墊層底大沽高程-1.473 m，基坑深度4.133 m。基坑深度分布如圖2所示。

圖2　基坑深度分布圖

1.2周邊環境概況

擬建基坑位于道路中間，周邊3倍坑深范圍內無需要保護的建筑物、管線等，周邊環境條件較簡單。

擬建W7、Y8井連接或穿越三條重要管道，從東向西分別為：CWd2200、CYd1200、CYd1500，管道基礎墊層底埋深8.25 m、3.20 m、4.44 m，需重點保護。現狀管線與新建基坑位置關系如圖2所示。

2　工程地質條件與水文地質條件

2.1工程地質條件

對該項目的巖土工程勘察報告進行分析、歸納、整理，計算時選取的各地層參數見表1。

表1　各地層參數統計

2.2水文地質條件

勘察期間測得場地地下潛水水位如下：

初見水位埋深 1.30～1.70 m，相當于標高2.27～2.01 m。

靜止水位埋深 1.00～1.50 m，相當于標高2.47～2.27 m。

場地淺層地基土的滲透性見表2。

表2　淺層地基土滲透性

3　基坑支護技術措施研究

3.1設計難點

（1）新建工程為2個檢查井和2條管道，4個基坑距離較近，深度差異很大（4.133 m、4.59 m、5.843 m、8.73 m），4個基坑整體考慮總面積不足300 m2，除考慮基坑整體的支護外，應重點考慮坑內高差處理問題。

（2）基坑位于現狀道路中間，需破除路面，截斷交通，因此需要在道路寬度方向減小支護結構的占地面積。

（3）基坑穿越現狀管線，現狀管線位置處無法施工支護樁，支護結構無法閉合，基坑隔水、降水難度大。

（4）基坑開挖穿越的三條現狀管道距離近且埋深差異大，埋深分別為3.20 m、4.44 m、8.25 m。為使基坑工程順利進行，現狀管線須開挖后斷開。管線開挖過程中需確保邊坡的穩定和整體穩定，且須保證基坑完工后新建工程能與現狀管線順利連接。

3.2技術措施

3.2.1采用厚度小的支護結構，減小路面破除寬度

基坑整體的支護方案為SMW工法樁支護，兼作擋土和止水，占地面積小，同時，基坑規模小，一種樁型即可滿足需要，避免了施工同時上多臺設備。從經濟性考慮，基坑深度差異較大，擬采用兩種樁長，新建W7井處基坑深度8.73 m，支護樁長；其他基坑深度4.133～5.843 m，支護樁短。

3.2.2支護結構半封閉

垂直于現狀管線的基坑南、北兩側支護結構不封閉，現狀管線按照二級放坡開挖的方式逐步暴露（見圖3），管道前端下部插入40 b工字鋼，防止整體滑動破壞。降水時，除在基坑內部布置降水井外，管道開挖部分南北兩側各布置一口降水井（見圖4），減少坑外地下水向坑內匯入。

圖3　管道南北兩側二級放坡開挖暴露

圖4　降水井平面布置

3.2.3與施工結合的設計方法

基坑支護的一般做法為：支護結構完成后滿足土方開挖條件時，基坑開挖至坑底標高，然后向上施工地下結構以及地上結構。如果采用這一思路，本基坑各處同時開挖到坑底標高，則存在如下問題：現狀管與W7井高差5.53 m、0.48 m，新建Wd1000與W7井高差2.89 m，Y8井與W7井間高差4.14 m，這四處均需要在基坑內部增設40 b工字鋼支護，為了控制樁頂變形，則樁頂標高必然不統一，設計過于復雜；若統一樁頂標高，如將樁頂標高置于方案中的-3.97 m，則W7和Y8井之間工字鋼樁上部有2.04 m高度土直立，計算變形不滿足要求。

為了解決這一問題，提出與施工相結合的設計方法，要求基坑開挖時應采取兩步開挖的措施。第一步，W7井和Wd1000管道開挖至基坑底，標高-3.97 m處施工鋼板樁，Y8井和Yd1500管道開挖至-1.47 m，施工W7井和Wd1000管道；第二步，回填至-1.93 m（Wd1000和Yd1500管道處-1.47 m），拔除鋼板樁，施工Y8井和Yd1500。分步開挖平面如圖5所示。

圖5　分步開挖平面布置圖

3.2.4現狀管線整體處理的保護措施

基坑開挖期間，對現狀管線的處理措施為調水、斷開管道，待基坑施工完畢后再恢復。基坑的支護結構無法在管道處施工，因此管道處只能逐步挖土將管道暴露出來［5］。基坑穿越的三條管道從東向西分別為CWd2200、CYd1200、CYd1500，管道基礎墊層底埋深為8.25 m、3.20 m、4.44 m。其中CWd2200與CYd1200管道外皮緊貼，高差5.05 m；CYd1200與CYd1500相距1.3 m，高差1.24 m。如果各條管道按照自己的埋深放坡開挖，CWd2200 與CYd1200之間的高差將無法避免，兩條管道外皮緊貼，無法采取其他的技術措施處理兩者之間的高差。因此支護方案設計時最終采取的做法為：三條管道放坡開挖的總寬度相同；一級坡的高度和坡度系數相同，平臺處于同一標高處；二級坡根據實際深度開挖。這樣有效避免了管道之間的高差處理，保障了基坑的安全，如圖6所示。

圖6　管道處開挖剖面圖

4　結語

本文以一個具體的工程實例論述了基坑開挖需穿越現狀管線時采取的技術措施。主要方法是放坡開挖逐步暴露管線，如遇管線密集高差較大，可將所有管線做整體處理；如果管線密集埋深相同且埋深較大，可采取支護樁打至管道頂面的方式，但要重點考慮支護樁下地下水的滲流問題。此外，本文提出的與施工相結合的設計方法也為基坑內部深度差異較大的復雜基坑的支護設計提供了參考。

［1］黃定江.市政工程常用基坑支護結構的類型及設計原則［J］.城市道橋與防洪，2014（3）：177-179.

［2］姬奎香.基于ABAQUS的基坑開挖對臨近管線變形影響的數值分析［D］.天津：天津城建大學，2013.

［3］JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規程［S］.

［4］JGJ/T 199—2010，型鋼水泥土攪拌墻技術規程［S］.

［5］周杰.深基坑施工時對鄰近地鐵及民居等環境的保護措施［J］.建筑施工，2006，28（9）：671-673.

TU94+2

B

1009-7716（2016）07-0242-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.071

2016-03-15

郭莉（1983-），女，山東德州人，碩士，工程師，注冊巖土工程師，從事市政工程設計工作。