復雜環境地下綜合管廊基坑開挖支護施工技術

周遠岳，卓連接

中交四航局第七工程有限公司，廣東 廣州 510000

1 綜合管廊概述

城市地下公共管線是城市正常運行的生命線，傳統的地下管線由于規劃不合理、鋪設雜亂，地下管線事故頻發，嚴重影響城市生產生活的正常和安全運行。為了提高城市的整體承載能力和美化城市空間，我國許多城市已經陸續計劃修建地下綜合管廊，用以鋪設市政公共管道。具體來講是在城市地下修建一系列的隧道，將供應城市正常運轉的電、水、氣及通信等管線進行集中鋪設，集中規劃和管理，從而更科學合理地利用城市地下空間，合理配置資源，有效避免管道的重復開挖對道路交通的影響。

當前，綜合管廊建設持續推進，成為當前基礎建設的一大熱門。基坑支護是綜合管廊建設的重要組成部分，合理選擇經濟、安全的基坑支護方案是綜合管廊建設的重要工作。

2 工程概況

該項目為中交南沙新區明珠灣區靈山島尖配套工程，明珠灣規劃面積共計103km2，其中建設用地面積為60km2。靈山島尖坐落在明珠灣北部和京珠高速、靈心大道東部區域，是廣州南沙新區明珠灣片區的起點。該項目開發占地面積約為3.2km2。施工區域平面圖如圖1所示。

圖1 施工區域平面圖（虛線部分）

該項目的建設范圍包括市政和水利工程兩部分。市政府主要包括11條城市道路，8座橋梁和1個綜合管廊。綜合管廊位于沙嘴中路，全長1.312km，包括A和B兩種類型。A型綜合管廊長1287m，截面為6.2m×3.3m；B型綜合管廊長為25m，截面尺寸為5.3m×3.3m。主要工程內容包括綜合管廊A段基坑開挖和支護、基坑回填、管溝地基處理、管溝鋼筋混凝土工程、投料口、出線井等配套設施施工；線纜托架、管道托架等附屬設施安裝。

3 現場環境

3.1 水文氣象

在靈山島的南北兩側有蕉門、橫瀝等溝渠水道，島內也有一系列河道和用于灌溉農田地水渠，島內的各個水渠之間差別不大，情況相似，與島外兩側的溝渠相連且在連接處設有水閘。

3.2 地質條件

根據地質成因，該工程場地地層可分為第四系充填層、第四系海陸交互沉積層和風化基巖帶。從上到下依次包含素填土、淤泥和淤泥質粉砂、粉質黏土、粉砂、中粗砂、不同風化程度的風化花崗巖等，現場未發現洞穴、滑坡等不利地質條件。場地內存在淤泥質粉砂、粉砂等含水性強、開挖穩定性差的土層，因此在設計和施工作業中應予以充分重視，以免發生液化、坍塌等事故。

3.3 水文地質

經過勘察發現，地下水位在地面以下0.27～6.21m3，地下水主要富含于淤泥質粉砂、粉砂、中粗砂等土層中，具有較好的透水性。同時，人工填土土層中也含有一部分滯留于土層中的地下水，基巖中還含有部分因遺址風化而產生的裂隙水，大氣降水已成為地下水補給的主要來源。砂層由于滲透系數高，具有較強的透水性，是主要的含水層。

由于場地的高水位和地下水的毛細作用，土壤對鋼筋混凝土結構構有著較強的腐蝕性，其程度相當于水本身的腐蝕性。土壤在長期浸水環境中腐蝕性較強，在干濕環境中腐蝕程度較弱。

4 基坑支護施工方案及技術要點

4.1 基坑支護施工方案

根據地質條件、周邊環境等工程特點，該項目主要采用豎向支護的基坑支護方法，結合SMW工法樁、鉆孔灌注樁、鋼板樁和其他支護方法實施地下管廊基坑的支護施工。過河涌段采用筑島圍堰、鋼管樁支護并進行深井降水的施工技術方案。

過河涌段基坑采用放坡開挖、鋼板樁支護并分段進行。具體如下：首先利用其他段管廊施工挖土對過河段一側進行筑島填筑，填筑達到設計標高后在隧道結構設計線路兩側1.2m處打入鋼管樁進行支護，并在鋼管周圍設置降水井進行降水（降水井采用深管井，間距為8～10m，設置在鋼管周圍1.05m處）。降水井布置完成后降水，地下水標高降至基坑坑底設計標高以下1m，然后開挖基坑。基坑開挖采用放坡、分層開挖的方式，基坑內部用圈梁和內支撐進行支護，基坑邊坡用土釘墻維護。開挖至設計標高后開展隧道結構施工，待全部結構完成并合格后回填基坑，拆除相應的鋼管樁及降水設施，實施過河段另一側的施工，全部完成后對河道進行恢復。

4.2 施工技術要點

（1）土方開挖。嚴格按照設計要求開挖土方，分層分段開挖，禁止過度的深度開挖和長度開挖，開挖過程中注意臨邊防護，先機械開挖，開挖至設計標高以上留有部分土層再采用人工挖掘修正找平。分層開挖的深度通常為2～4m。淤泥質土層分層開挖深度應不大于1m。分層分段開挖有利于降低基坑支護的難度，減少基坑位移，加快施工進度，合理利用場地，優化配置現場各類資源，提高施工的安全性和效益。

（2）三軸攪拌樁施工。水泥攪拌樁施工應連續不間斷進行，以形成抗滲性高、可靠的水泥土攪拌墻[1]，其中水泥含量不小于20%，水灰比值宜保持在1.5～2。在施工過程中，打樁機位于中心，平面的允許偏差為±20mm，三軸攪拌樁機立柱導架的垂直偏差應不大于1/250；三軸水泥土攪拌樁應以恒定速度下沉和提起。泥漿試塊28d的無側限抗壓強度應不小于0.6MPa。

（3）工法樁型鋼的加工、插入及回收。工法樁型鋼的截面尺寸為HM500mm×300mm，腹板的厚度為11mm，翼緣的厚度為15mm。型鋼應由整體材料制成，并在截面焊接時等強度焊接坡口。型鋼在插入之前應先開展表面清污和除銹工作，該工作在干燥條件下完成，之后涂上能減少摩擦阻力的材料，檢查型鋼垂直度和接頭焊縫的質量之后，于混凝土墻完工0.5h內插入。插入時采用定位導軌并在型鋼自身重量下插入，可采用專用設備在難以插入時進行輔助下沉，加強對周邊圍護的監測，回收之后對型鋼進行修正處理[2]。

（4）鉆孔灌注樁施工。鉆孔注漿樁的設計強度為C30，在施工前必須對注漿樁進行試成孔測試，對于易塌陷或易流的弱土采取提高泥漿性能等措施以確保孔的質量。灌注樁位置偏差宜不大于50mm，樁頂宜不大于100mm，樁底控制在300mm以下，垂直度偏差小于1/100，頸部膨脹引起的局部凸出不大于100mm。灌注樁的溢填長度不小于樁徑的2倍。灌漿樁完成后，待混凝土達到初凝時及時回填空樁，充填材料可為素填土或中粗砂。

5 地下綜合管廊基坑支護監測

在地下綜合管廊基坑開挖過程中，需要對基坑的支護狀況進行監測。通過監測基坑支護狀況隨時了解基坑支護的狀況，及時反饋和分析變化，并根據反饋指導施工過程[3]。通過監測基坑內側支護結構的應力及變形情況，可以重新設計和修正支護系統。在周圍建筑坡頂設置觀察點，對基坑持續進行監測，必要時拍照留存，控制排水滲漏，更好地提高基坑墻的穩定性。基坑監測開始時間為基坑施工之前，地下工程完工后結束監測，在快速卸載的基坑開挖階段，技術人員應對關鍵數據信息進行日常監測，測量各個工程要素的初始值[4-5]。

6 結束語

當前，我國地下綜合管廊建設經驗不足，綜合管廊建設根據地質條件、周圍環境、開挖深度和施工技術方面表現出較大的差異和復雜性，基坑支護涉及的主要問題和困難也有所不同，支護難度較大。文章結合實際工程，闡述了基坑支護施工方案及技術要點，該工程充分考慮了工程地質、自然環境等實際困難，采用SMW工法樁、鉆孔灌注樁、鋼板樁和其他支護方法開展地下管廊基坑支護施工，并加強了基坑開挖支護結構的監測，制訂了安全措施和預案，最終保證了施工過程的安全，為其他類似復雜管廊工程基坑支護工程建設提供了參考。