杭州市金橋北路市政綜合管廊基坑施工技術

郭旭東 徐 俊 王 寧 陳 鑫

(1.浙江交工集團股份有限公司地下工程分公司,浙江 杭州 310051; 2.浙江理工大學 基礎結構技術研究所,浙江 杭州 310018; 3.浙江省裝配式混凝土工業化建筑工程技術研究中心，浙江 杭州 310018)

0 引言

隨著城市建設的發展，地下商場、地鐵、地下管廊等地下建筑逐漸興起，復雜、深大基坑的出現給基坑設計、工程施工和管理帶來巨大的機遇和挑戰[1]。杭州地區具有獨特的軟土地質條件和地下水環境，基坑開挖施工容易受周圍建筑和管線的影響，因此基坑施工全過程應做好勘察、設計、施工、監測、環境保護等重要工作，采用信息化綜合管理系統和風險預警技術，保護基坑安全施工和鄰近結構的正常穩定。

針對杭州市富陽區金橋北路市政綜合管廊項目基坑工程，探討通過施工工藝解決復雜環境下的基坑開挖穩定性、周邊環境保護等問題，對基坑降水、支撐安裝等關鍵施工技術和環境保護措施進行組織設計，確保管廊項目的順利進行。

1 工程概況

1.1 工程簡介

本項目為杭州市富陽區金橋北路市政綜合管廊K0+340～K3+146標段項目，北起高新路，南至體育場路。管廊南北布置，實際施工段落2.806 km。圖1為管廊地理位置圖。管廊設計外框尺寸為10.3 m×4.6 m，基坑開挖深度為8 m～12 m。

基坑圍護采用850 mm厚TRD水泥土連續墻圍護結構，TRD水泥土墻內插H700×300型鋼，間距0.6 m～1.2 m。水泥采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比取1.0～2.0，一般段水泥摻量為20%，臨近建筑物及臨河段提高水泥摻量至30%。

支撐體系采用鋼筋混凝土支撐和鋼管支撐結合，基坑內設2道～3道內支撐，第1道采用800×800鋼筋混凝土支撐，第2，3道采用φ609×16鋼管支撐。

部分基坑底部位于軟弱土層，采用φ800@600高壓旋噴樁進行地基加固，水泥采用P.O42.5級及以上普通硅酸鹽水泥。基坑底至坑底以下3 m地基加固水泥摻量為25%，設計要求水泥土28 d強度qu≥1.0 MPa。

1.2 工程地質條件

本工程所涉及的土層如下：①1雜填土，土質不均勻，全場分布；①2耕土及素填土：灰褐色，夾少量碎礫石；②1粘土，硬可塑，韌性高；②2粉質粘土：灰褐色、灰黃夾白色，韌性中等；②3-1粘質粉土，干強度和韌性低；④1淤泥及淤泥質粘土，流塑，局部缺失；④2淤泥質粉質粘土，灰色，流塑；④3淤泥質粘土，灰色，流塑，干強度和韌性高；⑤1粉質粘土，可塑；⑤2含砂粉質粘土，干強度和韌性中等，少量分布；⑥1圓礫：灰黃、褐黃色，密實，全場分布。主體基坑底板主要落在④1淤泥及淤泥質粘土層，土層地質參數如表1所示。

表1 土層地質參數表

1.3 水文地質條件

本項目場內地下水類型主要為潛水、承壓水和基巖裂隙水。潛水地下水位埋深為0.95 m～4 m，主要接受大氣降水和地下同層側向徑流補給，以豎向蒸發及地下同層側向徑流方式排泄，并隨季節性變化；承壓水地下水位埋深為地面下2.49 m，分布于中下層，水量豐富含水層厚度較大；基巖裂隙水主要賦存于下部基巖風化裂隙內，水量相對較弱。地下水對混凝土結構具有微腐蝕性。

2 工程重點和難點

1)基坑周邊地面建筑物保護。

本項目位于城市主干道，施工場地周邊有居民住宅和橋梁等建筑物，對周邊建筑物保護尤為重要。需加強監控量測，在基坑周邊設置地面沉降和基坑變形觀測點，對基坑內外的地下水位變化及地下管線的沉降進行監控，當出現基坑周邊建筑物變形超過警戒值或迎水面時，需及時與監理、設計、業主溝通，采取措施，保證基坑及周圍建筑物的安全。

2)控制圍護結構滲漏水。

圍護結構滲漏易造成基坑發生流沙、管涌等問題，影響基坑安全穩定性[2]。開挖完成發現圍護結構滲漏現象即停止開挖，先從內進行引流、封堵處理，進行外部注水泥水玻璃雙漿液堵漏處理。

3)確保基坑安全穩定。

本項目基坑開挖過程持續時間較長，對周邊環境影響較大。應開挖分段、分層進行，遵循時空效應，嚴格遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，進行實時監控，根據量測信息反饋、位移分析來調整支護參數，以此作為安全保證的主要手段。

4)基坑降水。

本項目場內地下水類型主要為潛水、承壓水和基巖裂隙水。基坑開挖水位需降至開挖面以下1.0 m，最大水位降深達10 m左右，降深較大。因此，本項目中，基坑降水按分層、按需降水、動態調整的原則進行。當出現基坑周邊建筑物不均勻沉降、地下管線變形過大、地面開裂塌陷等異常情況時，應停止大量降水，采取維持性降水，確保基坑開挖的安全進行。

3 關鍵施工技術

3.1 圍護結構施工

本項目工程圍護設計采用850 mm厚TRD水泥土連續墻(內插H700×300型鋼，間距0.6 m～1.2 m)圍護結構，水泥采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比取1.0～2.0，一般段水泥摻量為20%，臨近建筑物及臨河段提高水泥摻量至30%。水泥土28 d無側限抗壓強度標準值qu≥1.0 MPa，滲透系數不超過1×10-7cm/s，水泥土連續墻墻體垂直度允許偏差1/250。TRD工法施工采用3循環水泥土攪拌墻建造工序，即前行切削、回程切削、攪拌固化成墻的施工方法部分。主要施工步驟如圖2所示。基坑坑底位于軟弱土層，為保證基坑開挖過程中圍護結構的穩定性，采用φ800@600高壓旋噴樁加固，水泥采用P.O42.5級及以上普通硅酸鹽水泥。水泥土加固體28 d時qu不低于1.0 MPa。

3.2 降水

本項目場內地下水類型為地表水、潛水、承壓水、基巖裂隙水。經勘察，場內地下水對混凝土結構的鋼筋具微腐蝕性。本次降水的目的為：

1)將基坑內水位維持在基坑開挖面以下不小于1.0 m，保證坑內土體邊坡穩定，防止滑坡；

2)保證承壓水在基坑開挖過程中滿足抗承壓水穩定要求，安全系數不小于1.1，確保基坑開挖安全;

3)通過控制降水，減少由于基坑降水對周邊環境的影響。

基坑降水按照“分層降水、按需降水”的原則，減少降水對基坑周邊環境的影響，保證基坑開挖的安全[3]。基坑內降水井類型包括疏干井、混合井和坑內減壓備用井及坑外減壓備用兼觀測井，總計34口。疏干井間距12 m，坑內30 m間距布置減壓井，坑外30 m間距布置減壓備用兼觀測井。鉆井設備選用反循環地質鉆機，降水井孔徑為800 mm。成井工藝如下：定位、埋設護孔管、下井管、填料、洗井、降水試驗、排水。

3.3 基坑開挖

施工中運用“時空效應”理論指導基坑開挖，遵循“開槽限時支撐，先撐后挖，分層分段，對稱平衡，留土護壁，嚴禁超挖”的原則，控制圍護結構變形與周圍地表沉降[4]。

基坑開挖順序如下：測量放線→冠梁及混凝土支撐施工→基坑降水→分層分段開挖→第二、三道鋼支撐施工→挖至基底→驗槽→澆筑墊層。其中施工過程中應遵循：

1)須在地下水泥土攪拌墻、冠梁及坑底加固達到設計強度方可進行基坑開挖，開挖時墻后2倍基坑深度范圍內堆載不大于25 kPa，且基坑邊3 m范圍內不得存土；

2)每一工況挖土及鋼支撐的安裝時間不超過16 h；

3)基坑開挖縱向坡度不得陡于1∶3坡度，確保邊坡穩定；

4)必須分段、分區、分層、對稱開挖，不得超挖，每步開挖所暴露的部分水泥土連續墻寬度宜控制在3 m～5 m，每層開挖深度不大于2.0 m，嚴禁在一個工況條件下一次開挖到底；

5)封堵墻兩端各預留10 m～12 m的平臺不得開挖，待下個結構段施工時，再行挖除。圖3為基坑開挖平面示意圖。

3.4 支撐施工

1)鋼圍檁安裝。

每層土方開挖至支撐位置后，根據測量組放出的鋼圍檁中心線反算出鋼牛腿頂面標高，進行牛腿安裝。鋼圍檁隨支撐架設順序逐段吊裝，采用人工配合吊機將鋼腰梁安放于支撐板，鋼圍檁安裝后應檢查支撐板是否與鋼圍檁緊密焊接，或因撞擊而松動，如出現焊接不牢應及時補焊，因實際支撐板安裝角度容易出現偏差，可采用鋼楔將支撐板與圍檁間縫隙焊實，最后用C30細石混凝土將圍檁與圍護結構間縫隙填充密實，以便圍檁均勻受力。

2)鋼支撐預加軸力控制。

鋼支撐安設好后，必須立即施加向外的預加軸力。預加軸力按照鋼支撐軸力設計值的50%施加，施加可根據地表沉降及樁頂側移適當調整。預加軸力應根據施工監測情況分級施加，避免圍護樁樁體發生向基坑外側過大的變形。過河段管廊換撐，根據設計要求，為控制墻體水平位移，鋼支撐必須附加預應力裝置，下道支撐架設后需對所有支撐附加預應力。支撐架設完成后，為克服支撐端頭與連續墻面不完全密貼而造成的點支承或線支承現象，防止鋼支撐偏心受壓，對圍檁與圍護樁之間的空隙加設鋼楔打緊并灌注快凝早強砂漿充填，保證支護體系的整體支撐效果。

3)支撐拆卸。

鋼支撐卸荷及拆卸要在相應結構澆筑完成并達到設計強度80%后拆除，結合結構施工過程，以免發生質量及安全事故。

4 環境保護措施

4.1 施工現場的環境保護

施工現場產生的噪聲、粉塵及廢水等將直接影響社區生活環境。因此，切實做好環境保護工作是保持正常施工的主要工作之一[5]。

針對本項目工程所處位置的特點，建立施工現場環保自我保證體系。對現場產生的噪聲，揚塵等污染采取措施，以減輕各種污染及噪聲擾民。現場出入口設專人清掃車輪，并拍實車上土或嚴密遮蓋，運輸土方最高點不超過車輛槽上沿50 cm。施工現場攪拌作業時，在攪拌前設置“沉淀池”。使排放的廢水排入沉淀池，經沉淀后，流入水溝排入市政污水管。

4.2 地下管線的遷移和保護

本工程沿線道路作為穿越城區的南北向主干道，施工區域管線錯綜復雜，存在給水管、電力管、通信管及燃氣管，保護管線對保證周圍居民正常生活至關重要，因此管線遷移是本工程的關鍵。本工程將橫穿管廊的通信管和燃氣管，與相關產權單位對接完成后進行二次遷改，對于管廊上方的給水管改遷至中分帶。

4.3 建筑物的保護措施

對于基坑周邊的建筑，需采取相應的保護措施：

1)基坑開挖過程嚴格遵循“分段、分層、平衡”的原則，先撐后挖，控制支撐架設時間，及時準確施加預應力，保證基坑邊坡穩定和周邊建筑物安全；

2)實施實時監控，在基坑周邊設置地面沉降和基坑變形觀測點，對基坑內外的地下水位變化及地下管線的沉降進行監控，運用信息化施工，確保周邊建筑物的安全。

4.4 信息化施工

謝亮等[6]將信息化施工應用于湘潭市新天地(九華)商業區基坑項目中，對基坑周邊設置觀測點，對施工過程中基坑變形等進行實時監測，確保基坑安全。本工程中，采用實時監測嚴格控制，實施信息化管理，根據信息及時做出調整，反饋到施工中。在基坑周邊設置地面沉降和基坑變形觀測點，對基坑內外的地下水位變化及地下管線的沉降進行監控。根據量測信息反饋、位移分析來調整支護參數，以此作為安全保證的主要手段。基坑開挖過程持續時間較長，對周邊環境影響較大。當出現基坑周邊建筑物不均勻沉降、地下管線變形過大、地面開裂塌陷等異常情況時，應停止大量降水，采取維持性降水，立即分析原因，采取措施排除隱患。

5 結語

在“分層、分段、平衡”的時空效應理論指導下，進行復雜環境下的綜合管廊項目基坑開挖施工組織設計。結合該地區獨特的軟土地質和地下水環境，該工程采用TRD水泥土內插型鋼連續墻為基坑圍護結構，按照“分層降水、按需降水”的原則減少降水對基坑周邊環境的影響，并對該地區地下管線和周邊建筑進行保護，確保基坑的安全施工和周邊環境的正常穩定。同時采用信息化施工技術，對基坑和周圍建筑物變形、支撐軸力、坑外地表沉降等重要監測指標進行分析控制，使基坑整體變形在安全可控范圍，確保管廊項目的順利進行。本次管廊項目基坑施工的實踐，可為杭州地區深基坑工程設計和施工提供寶貴的經驗。