復雜環境下地下通道圍護方案分析

孫秀梅

（福建省交通科研院有限公司，福州 350004）

城市進行地下通道施工時， 由于周邊建筑林立，地下管線密布，施工過程中往往不能中斷交通，同時工期緊張，工程地質條件復雜，給施工環境控制提出了極高要求，必須根據工程地質條件和周邊環境采取合理的工程設計施工方案，以提高施工質量并保證施工安全[1]。

本文分析的項目位于福州市區兩條主干道的交叉口，設計為單向兩車道，凈寬9.0 m，凈高5.0 m，地層中存在低強度淤泥質黏土層，施工期間有保通要求，地下分布有多處地下室，各類型管線（道）交錯分布。 下文將深入分析工程地質條件，并詳細調查基坑周邊環境， 在此基礎上提出基坑支護方案，通過監測論證設計施工方案的合理性。

1 工程地質條件分析

本項目通道全長380 m，其中YHK0+170～+285、YHK0+455～+550 段共計210 m 長，為明挖敞口段，采用U 形槽結構；YHK0+285～+455 段共計170 m長，為明挖封閉段，采用暗埋矩形框架結構。 基坑呈條帶狀，寬約4.9～18.6 m，深約2.00～12.1 m，局部地段基坑深為15.02 m。

場區地勢較低，基巖埋藏較深。 基坑開挖及圍護樁作用范圍內地層主要為填筑土、 淤泥質黏土、粉質黏土等低強度土層，低強度土層以下分布有全風化花崗斑巖、砂土狀強風化花崗斑巖、碎塊狀強風化花崗斑巖，以及中風化花崗斑巖，可以作為樁基礎的持力層。各土（巖）層的物理力學性質見表1。

其中填筑土主要為既有道路的墊層，結構呈松散-稍密，局部呈中密狀，主要為混凝土碎塊、建筑碎石及塊石，分布不均勻。 其中碎石粒徑20～100 mm；塊石塊徑不一，以200～250 mm 為主。道路經過數十年的使用已達到基本壓實， 具有一定的承載力，工程性質較好。

淤泥質黏土層主要存在于YHK0+310～+460 段基坑坑底，該土層呈軟塑狀，承載力低，物理力學性質差，對工程穩定存在不利影響，需對坑底采取加固措施[2]。

基坑區域地表水主要為雨季降水。 地下水主要為上層滯水，穩定水位埋深在9.7～11.3 m，水位標高4.43～5.76 m，無承壓水分布，從表1 可看出淤泥質黏土、粉質黏土透水性差。 由于地道基坑面積比較大，建筑物使用期長，結合場地所屬區域長期水文地質條件的變化，施工中要考慮地下水作用而產生的工程抗浮問題[3]。

2 基坑周邊環境分析

建設場地處于既有道路上，施工期間需保障交通暢通， 基坑設計應考慮基坑周邊車輛荷載作用，施工期間應采取可靠的隔離措施。 此外為配合地表道路保通車要求，基坑需根據交通導改要求分塊施工，施工期間應注意合理安排施工工序，避免施工交織。

基坑左側距既有房屋建筑20～30 m， 右側距既有房屋建筑約10～20 m。 在基坑YHK0+200～+280里程段右側約8 m、YHK0+315～+350 里程段右側約10 m、YHK0+420～+450 里程段右側約6 m 分布有地下室，地下室深度約0.5～5.0 m。 基坑設計、施工中應考慮地下室的拆遷、防護措施。

表1 場地主要土層物理力學性質

此外，由于在基坑影響范圍內分布較多地下管線，左右兩側均分布有供電線路、路燈線路、交通線路、監控線路、電信線路、聯通線路、鐵通線路、移動線路、國防線路、電力通信線路、廣電線路等各種地下電纜， 電纜埋深0.5～1.5 m； 同時分布有供水管道、雨水管道、燃氣管道、污水管道等各類管道，管道埋深1.5～2.5 m（污水管道除外）。 基坑開挖對既有管線影響較大， 施工前應對管線進行轉遷工作。污水管溝埋置約為6.0～8.0 m， 基坑支護應同時兼顧污水管溝的布置要求。

基坑開挖范圍內主要為填筑土，對周邊市政道路及房屋建筑影響較大， 場地工程環境條件較復雜，按福建省地方標準《巖土工程勘察規范》（DBJ13-81-2006）綜合判定基坑工程安全等級為一級[4]。

3 基坑支護方案分析

3.1 基坑圍護方案

由于基坑施工期間不得中斷周邊道路的交通，結合本項目地質條件及基坑特點， 深度大于4.0 m地段采用鉆孔灌注樁加內支撐的基坑圍護方案，樁徑、樁長布置均根據計算確定；基坑深度小于4.0 m段采用拉森Ⅳ型鋼板樁圍護，樁長為9.0 m。

根據圍護樁受力情況和基坑變形計算結果，結合基坑深度設置1～3 道支撐，內支撐采用C30 鋼筋混凝土撐或Φ609（壁厚16 mm）鋼管撐，其中鋼筋混凝土橫撐設計為0.8 m（高）×0.8 m（寬），縱向間距7 m/道； 鋼管撐縱向間距3.5 m/道或4 m/道；鋼管撐縱向設置雙拼I45b 型鋼連接。 圍護樁頂部冠梁采用C30 鋼筋混凝土，尺寸為1.3×0.8 m。 基坑具體圍護方案如表2 所示。

3.2 地下水控制

YHK0+210 ～+275 段 基 坑 靠 地 下 室 側，及YHK0+275～+480 段基坑雙側， 在灌注樁間間隔布置Φ800 高壓旋噴止水樁， 高壓旋噴止水樁施工滯后于灌注樁，樁長自樁頂深入坑底以下3.0 m。 基坑圍護樁側壁局部若存在大量滲漏水時，采用Φ42 鋼花管注漿，間距(1.5×1.5)m，注1∶1 水泥漿液，注漿壓力根據現場試驗確定。

部分地段坑頂地面較低時，結合現場情況在基坑周邊采取混凝土擋水墻，以防止地表水流入基坑內、沖刷坑壁，基坑內外地表裂縫處應予以封堵。

表2 車行通道基坑圍護方案

3.3 坑底加固方案

根據地質詳勘資料，YHK0+170～+310 段基底主要位于全風化花崗斑巖層，基底承載力特征值為250 kPa，滿足設計要求。

YHK0+310～+460 段基底主要位于淤泥質黏土層，力學指標差，承載力特征值為40 kPa，不滿足基坑穩定性及基底承載力設計要求，采用Φ800@650 mm的雙管高壓旋噴樁加固坑底。 旋噴樁布置方式為裙邊+抽條加固，裙邊寬度3.25 m，深度4 m；抽條寬度2.6 m 間距2.6 m，深度4 m；橫向沿線路法線方向布置，以圍護樁側壁為基準，橫向均勻布置，一般間距為0.65 m。 坑底加固在基坑第一道支撐施工完成并開挖至第二道支撐設計標高處施作。 此外，將基底C20 混凝土墊層厚度增加至25 cm。

YHK0+460～+550 段基底主要位于路基填筑土層，填筑土主要成分為混凝土碎塊、建筑碎石及塊石，分布不均；填筑土層底面3.0～7.0 m 深度以下分布有淤泥質黏土。 基坑開挖至設計標高后，對基底承載力進行實測，如基底承載力實測值大于150 kPa，可不進行處理；如基底承載力為120～150 kPa，將基底C20 混凝土墊層厚度增加至25 cm 予以處理；如基底承載力小于120 kPa， 采取高壓旋噴樁或小導管注漿加固處理。

4 基坑變形分析

為了解施工過程中基坑及周邊建筑物的變形情況，監測了YHK0+430～+510 段落，在5 月26 日-6 月25 日期間樁頂水平位移、樁頂沉降、樁體深層水平位移、 周邊建筑物水平位移與沉降日變形情況。 監測結果如圖1～4 所示。 監測段落樁頂位移在YHK0+430 左側樁頂產生的水平位移最大，最終向坑內移動18.53 mm，YHK0+510 右側樁頂產生的水平位移最小，向坑內移動3.87 mm（圖1）。

圖1 樁頂水平位移時變曲線

監測時段內，樁頂沉降雖有小幅增加，但是沉降已逐步趨于穩定，YHK0+470 左側樁頂沉降最大，為11.91 mm，YHK0+510 左側的樁頂沉降最下，為3.07 mm（圖2）。

從5 月26 日-6 月25 日，YHK0+450 左側樁體深層水平位移已趨于穩定， 樁頂位移量最大，朝坑內產生25.96 mm 的水平向位移。 在6 m 深度處往下，樁體水平變形情況可以忽略（圖3）。

圖2 樁頂沉降時變曲線

圖3 YHK0+450 左側樁體深層水平位移

監測區段內，周邊建筑物的水平位移也趨向穩定，其中YHK0+439 左側周邊建筑物水平位移量最大， 向坑內移動4.2 mm；YHK0+450 右側周邊建筑物向坑外移動2 mm（圖4）。

圖4 周邊建筑物水平位移時變曲線

監測時段內， 周邊建筑物沉降有小幅度增加（圖5）， 沉降量最大的位置YHK0+486 左側從1.97 mm 發展到2.62 mm，增加0.65 mm；YHK0+439左側從1.41 mm 發展到1.93 mm，增加0.52 mm。 但沉降值均處于警戒范圍內。

圖5 周邊建筑物沉降時變曲線

5 結語

本項目工程地質條件和周邊環境復雜， 且施工過程中不能中斷交通， 采用鉆孔灌注樁加內支撐的基坑圍護方案， 通過高壓旋噴止水樁控制地下水，并加固坑底。 基坑變形監測結果表明，樁頂水平位移、樁頂沉降、樁體深層水平位移、周邊建筑物水平位移與沉降變形量均處于警戒值范圍內，且變形量逐步趨向穩定，表明基坑支護和止水方案是合理的。