受地下復雜構筑物影響的綜合管廊基坑圍護方案優化設計與施工

王詩耀

（中建一局集團第二建筑有限公司，北京 102600）

1 工程概況

某管廊位于南昌市青山北路道路左幅非機動車道及綠化帶下，全長1 780m，為現澆鋼筋混凝土閉口箱涵結構，寬9m，高4m，平均埋深2.8～3.2m，采用明挖現澆法施工。

2 場地條件

青山北路位于南昌市老城區城鄉接合部，根據物探報告顯示，道路下既有管線及構筑物眾多，分部范圍廣，涉及燃氣、供水、高壓電力箱涵等管線及1條3m×2m現狀雨污合流箱涵。

3 基坑圍護方案選擇與優化

基坑圍護方案設計原則為安全適用、技術先進、經濟合理，因此基坑圍護方案要根據施工場地條件和施工進度安排合理選擇，確保圍護、開挖、結構施工、回填達到動態平衡，確保資源利用最大化。

3.1 基坑圍護總體方案選擇

本工程基坑開挖深度約7m，根據地勘報告及周邊施工環境分析，本工程可選用的圍護結構體系有以下4種，優缺點對比及適用范圍如表1所示。

表1 基坑圍護結構優缺點分析

因工程地區為老城區，施工期間僅能占用半幅道路，施工場地狹小，施工周期短。通過技術經濟比對分析，確定總體選用拉森鋼板樁+對撐鋼梁的圍護方案，如圖1所示。

圖1 鋼板樁圍護結構

3.2 受雨污合流箱涵影響引起的第1次基坑圍護方案變更和優化

3.2.1 變更原因

在K3+147—K3+215段鋼板樁圍護施工完畢后，隨即進行土方開挖，開挖至基底后，因雨污箱涵為片石砌筑+預制蓋板結構，年代久遠，本身存在滲漏點，鋼板樁施工時對雨污箱涵一側土體有擾動，引發透水事故，導致基坑被淹。

3.2.2 變更與優化

因拉森鋼板樁施工時的震動會造成雨污箱涵的破損，影響施工安全，原圍護方案已不適用于現場施工條件，經分析論證將管廊結構外側距離雨污箱涵3m及以內的區段調整為咬合樁+鋼內支撐的圍護結構，咬合樁兼具有止水效果，以減小施工時對雨污箱涵的擾動（見圖2）。

圖2 基坑圍護方案第1次變更與優化

3.3 受雨污合流箱涵影響引起的第2次基坑圍護方案變更和優化

3.3.1 變更原因

根據第1次變更及優化后的方案，約100m基坑咬合樁圍護結構順利實施。剩余段因受管線遷改影響，先進行南側（遠離雨污箱涵一側）咬合樁的施工，由兩端向中部施工，在中部剩余41根樁范圍內出現連續5根樁在鉆進4m深后因遇地下障礙物后無法繼續鉆進情況。經過人工開挖后，探明某處孔洞頂板緊貼雨污箱涵底板，基坑圍護結構邊線距離雨污箱涵太近，破碎難度極大，存在安全隱患，無法實施破碎。南側未施工的咬合樁也無法繼續施工。

3.3.2 變更與優化

如圖3所示，由于北側咬合樁已實施完畢，南側支護結構僅有0.31～1.36m的有限作業空間，通過多次專家論證及方案比選決定采用非對稱基坑圍護結構施工。

圖3 咬合樁+鋼板樁圍護平面及剖面

1）基坑北側保留已實施完畢的咬合樁，南側采用鋼板樁不拔樁用作永久圍護兼做止水帷幕。鋼板樁引孔沉樁，引孔與鋼板樁間隙采用壓漿灌實。坑底部設置雙排800mm@600mm高壓旋噴樁加固。鋼板樁內側邊線距離管廊結構邊約100mm，管廊結構采用單側支模施工。

2）南側鋼板樁外側和雨污箱涵間預埋跟蹤注漿管，采用雙液（A液：水玻璃、B液：水泥漿液）注漿對土體加固，注漿管間距0.8m，注漿至雨污箱涵底5～6m。

3）北側不明構筑物位置改為用12m拉森鋼板樁做圍護結構鋼板樁，施工完成后不拔除，在鋼板樁外側、不明構筑物孔洞上部鉆孔168mm@500mm，預留導管灌注C20混凝土填充。

4）南側不明構筑物位置段基坑圍護結構改為微型鋼管樁，并在鋼管內注漿加強。鋼管樁為168mm×8mm@320mm無縫鋼管，樁長12m，樁頂、腰梁設置雙拼鋼圍檁，內側設置鋼支撐（見圖4）。

圖4 鋼板樁+鋼管樁圍護結構平面及剖面

5）在基坑南側鋼管樁成孔的同時，與鄰近雨污箱涵之間的土體也進行鉆機成孔，水平間距0.5m，成孔高度約4m，鉆破不明地下構筑物頂板，并往孔內灌注C20混凝土至充滿。

6）鋼管樁與鋼管樁、鋼板樁與鋼管樁接頭位置之間的縫隙采用雙液注漿填充，注漿壓力0.5MPa，布設75mm@800mm注漿孔，注漿深度到不明構筑物拱形結構（見圖5）。

圖5 鋼板樁與鋼管樁接頭部位雙液注漿剖面

4 基坑圍護結構施工與監測

4.1 結構施工

1）鋼板樁施工前先引孔，引孔直徑130mm，水切割半徑200mm，引孔間距200mm，按順序依次引孔至樁底標高。

2）引孔后拉森鋼板樁采用液壓打拔機振動沉樁，采取先靜壓后微振動法，以減小對雨污箱涵的擾動。

3）微型鋼管樁采用地質鉆機施工，鉆頭及鋼管不拔，成孔直徑為168mm，鉆頭安裝在制作好的168mm鋼管端頭，下鉆一節后上部接口與制作好的鋼管采取絲扣連接，繼續下鉆，以此循環，最終達到設計要求的底標高。

4）鋼管樁及鋼板樁部位基坑底部旋噴樁采用XP-30B三重管高噴臺車施工，應先送高壓水、再送水泥漿和壓縮空氣，將水泥漿與壓縮空氣同時噴射，除可延長噴射距離、增大切削能力外，也可促進廢土的排除，減輕加固體單位體積的質量。

5）基坑開挖前，對鋼管樁和雨污箱涵間做雙液注漿止水處理，以防止開挖后因雨污箱涵滲水、漏水而進入基坑。用注漿泵將A（1m3水泥漿液中含200kg水泥）、B（1m3水玻璃漿液中含200～300kg水玻璃）液分別壓入外管和內管，并在二重管的端頭混合室混合，通過濾網在進行水平噴射時，使漿液能浸透到地層中，使地質加固密實，達到止水的效果。A液和B液以1∶（1～1.5）體積比注入，注漿壓力為0.5MPa。施工時以注漿壓力不大于0.5MPa和每次提鉆20cm水泥漿液注入0.5m3雙重控制。

4.2 監測

對圍護樁深層水平位移、圍護樁頂面水平位移、圍護樁頂面豎向位移、土體深層水平位移、基坑周圍地表沉降、鋼管支撐軸力、地下管線、地下水位等項目做好監測。

施工期間圍護樁頂累計最大豎向位移8.9mm，累計最大水平位移9.9mm，周邊建筑物累計最大沉降量3.1mm，基坑使用期間處于安全狀態。

5 結語

1）在老城區建設的綜合管廊，受施工場地影響，可優先采用鋼板樁+對撐鋼梁的基坑圍護方案。

2）受地下管線、構筑物影響較大的區域，可采用混凝土咬合樁+鋼支撐的圍護方式，兼做止水帷幕。

3）施工過程中因管線、地下構筑物影響圍護方案的實施，可利用有限空間采用非對稱圍護結構實施，如鋼板樁+混凝土咬合樁圍護結構。

4）突遇地下構筑物橫穿基坑圍護結構時，可采用微型鋼管樁配合完成不對撐圍護體系的局部圍護結構，為防止微型鋼管樁部位的基坑滲漏，可在基坑底部用高壓旋噴樁加固并止水，基坑外側用雙液注漿進行止水加固。

5）施工期間將非對稱圍護結構部位作為重點監測部位，加強監測，利用數據回歸分析基坑變形規律，預測基坑變形趨勢，以提前發現異常，及時采取預防措施，避免事故發生。