復(fù)雜環(huán)境條件下地下綜合管廊基坑開挖支護技術(shù)

江群鋒

中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司 福建廈門 361006

1 工程概況

龍海市南太武濱海新城的地下綜合管廊布設(shè)在新建迎賓大道一側(cè)的綠化帶內(nèi)，全線長3358m，管廊距離道路紅線邊約8m，與道路同步建設(shè)，沿線分布有魚塘、農(nóng)田、河道、道路、架空高壓線、地下管線、居民小區(qū)、村莊、學(xué)校、在建工地等，周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度較大。

2 基坑開挖方案比選

綜合管廊的基坑開挖方案主要分為明挖法和暗挖法：明挖法主要有放坡開挖、水泥攪拌重力擋墻、拉森鋼板樁、SMW工法、鉆孔灌注排樁、地下連續(xù)墻等；暗挖法主要有盾構(gòu)法、頂管法等。其各自的優(yōu)缺點及適用條件如表1所述：

本工程管廊與道路同步施工，場地條件能滿足敞口開挖要求；且根據(jù)現(xiàn)場勘察，管廊穿越現(xiàn)狀道路處有足夠空間進行交通疏導(dǎo)。為減小施工難度、降低工程造價，本工程管廊采用明挖法施工[1]。

表1

表2

表3

3 基坑支護方案比選

基坑支護結(jié)構(gòu)類型主要由基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、基坑深度等因素確定。一般明挖基坑可考慮采用放坡開挖、水泥攪拌重力式擋墻、拉森鋼板樁+內(nèi)支撐、SMW工法+內(nèi)支撐、鉆孔灌注排樁+止水帷幕+內(nèi)支撐、地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐等支護方案。其各自的優(yōu)缺點及適用條件如表2所述：

本工程地下綜合管廊沿線地勢起伏較大，為形成管廊施工場地，需結(jié)合迎賓大道路基填筑對沿線進行整平：對于填方路段，先行填方至管廊頂以上1.0m后再施工管廊基坑；對于挖方路段，先行整平至設(shè)計地面標高后再施工管廊基坑。沿線場地整平后，管廊一般標準段（含通風(fēng)口、投料口、管線分支口、控制中心連接通道）基坑深度約為5.60-5.85m，基坑安全等級為二級；倒虹段基坑深度約為5.75-11.87m，基坑安全等級為二級-一級[2]。

擬建場地原為灘涂地，后經(jīng)多次圍海造田及圍海養(yǎng)殖而形成現(xiàn)狀陸域，地下水豐富，地質(zhì)條件復(fù)雜。沿線表層雜填土松散，且含有較多塊石，雜填土下存在較厚淤泥，土層力學(xué)性能較差，不具備放坡開挖條件。

綜合考慮施工可行性、工程造價等因素，以保證基坑施工安全、減小對周邊環(huán)境影響為原則，確定管廊基坑支護方案如下：

（1）標準段：一般區(qū)段采用拉森鋼板樁（對稱布置）+內(nèi)支撐；穿越現(xiàn)狀道路、架空高壓線、居民小區(qū)、村莊等區(qū)段時，采用鉆孔灌注樁（對稱布置）+止水帷幕+內(nèi)支撐；緊臨在建工地，且受空間限制時，采用鉆孔灌注樁（懸臂布置）+止水帷幕。

標準段基坑支護橫斷面圖

（2）倒虹段：穿越河道、規(guī)劃管線，管廊需采用倒虹結(jié)構(gòu)時，其基坑采用鉆孔灌注樁（對稱布置）+止水帷幕+內(nèi)支撐。

（3）為減小基坑降水對周邊環(huán)境的影響，基坑底增設(shè)一定厚度的壓密注漿、滿堂水泥攪拌樁或滿堂高壓旋噴樁與兩側(cè)的支護樁墻形成封閉止水帷幕，并只在坑內(nèi)進行降水，以避免因降水而引起的周邊建筑物和地面沉降。基坑底土層為砂性土?xí)r，采用壓密注漿封底；基坑底土層為雜填土或淤泥時，采用滿堂水泥攪拌樁或滿堂高壓旋噴樁封底。

（4）止水帷幕和基坑封底類型：當表層雜填土厚度＜3.0m時，先用良土換填，采用水泥攪拌樁；當表層雜填土厚度≥3.0m或施工凈高要求較低（架空高壓線）時，采用高壓旋噴樁[3]。

4 基坑支撐方案比選

支撐方案主要有鋼筋砼支撐和鋼支撐，其各自的優(yōu)缺點及適用條件如表3所述：

綜合考慮基坑變形控制及施工周期等因素，確定管廊基坑支撐方案如下：

（1）拉森鋼板板支護的基坑：采用鋼支撐。

（2）鉆孔灌注樁支護的基坑：第一道支撐采用鋼筋砼支撐，中部支撐采用鋼支撐。

5 基坑側(cè)向內(nèi)力、變形及穩(wěn)定性驗算

支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，沿縱向取單位長度按彈性地基梁計算。支護結(jié)構(gòu)開挖階段計時時必須計入結(jié)構(gòu)的先期位移值以及支撐的變形，按“先變形，后支撐”的原則進行結(jié)構(gòu)分析計算。并根據(jù)坑底土層的物理力學(xué)指標，進行整體穩(wěn)定性、基坑抗隆起、搞傾覆、抗?jié)B流（或管涌）、基坑水平位移等穩(wěn)定性驗算。

同時為了確?；庸こ痰陌踩邮┕r應(yīng)充分考慮土層、支護墻、支撐體系三者的“時空效應(yīng)”，嚴格按照《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120）及《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ311）相關(guān)要求進行施工，并嚴格按照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50497）相關(guān)要求進行專業(yè)監(jiān)測[4]。

6 結(jié)語

濱海新城地下綜合管廊的工程實施過程中，經(jīng)實時跟蹤調(diào)查及對圍護墻頂部水平及豎向位移、圍護墻側(cè)向變形、支撐軸力、坑內(nèi)外水位、地表沉降、周邊建筑及管線位移等監(jiān)測項目的數(shù)據(jù)分析，基坑施工對周邊地下管線、建（構(gòu)）筑物、居民生活、工業(yè)生產(chǎn)影響較小，其基坑開挖支護技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境條件下是安全適用、經(jīng)濟合理、便于施工的，其實踐經(jīng)驗成果可為類似工程提供一定參考價值。