軟土地基地下綜合管廊較易出現的病害及修復

羅萬宇

沈陽市市政工程設計研究院有限公司 遼寧沈陽 110015

1 軟土的特征及其危害性

軟土由軟土或流化狀態組成，即含水量大于液限，天然孔隙比大于1．0。我國的軟土主要分布在東南沿海東北部沿海地區和干流。內陸主要受湖泊和河谷影響，有機質含量高，分布范圍相對較小。主要含飽和軟粘土，包括泥炭、泥炭土、粘土和淤泥質土，軟土具有觸覺退化、流動性大、高壓收縮、強度低、滲透性低、非均質性等特點。在工程應用中，地面沉降量大，可達幾十厘米或幾百厘米。地球沉降時間長，幾十年或幾百年，尤其是灘海基底太厚，固結速度相對較慢。軟土的上述特性易受地下綜合管廊建設質量的影響，同時也會引起不斷的地質災害。特點：軟基不平整、沉降過大，嚴重影響路面平整度，危害地下綜合管廊安全。地下綜合管廊可能會隨著松軟的地面滑動。針對軟土地基地下綜合管廊的潛在危害，各部門對軟土地基地下綜合管廊標準提出了很高的要求。對軟土地基地下綜合管廊施工中地質調查的深度和廣度也提出了要求[1]。

1.1 工程概述

本文研究的實際工程配套工程緊鄰西部交通中心，西至佳民高架橋，南至建紅路，北至洋紅路，全長3506m，占地面積約1．4km2。標準斷面結構分為四種類型：5200mm×3400mm、4600mm×3000mm、4200mm×2600mm、3500mm×2300mm。頂管段起始工作井總平面尺寸為11．6m×9m，接收井總平面尺寸為9．4m×8．2m，工作井結構層厚900mm，中板200mm，頂板700mm。明挖段底板厚度400-550mm，邊墻400-500mm，頂板400-550mm。明挖段開挖深度為7-16m，覆蓋層一般為2．5-3M，頂管段設計使用年限為50 年，安全等級為二級，頂管結構混凝土強度等級為C50、P6 或P8，頂管段鋼材為Q235B，工作井支護結構采用鉆孔灌注樁或850smw 工法施工。本工程范圍內屬于沿海平原地形，地面海拔約4．2-5．3m，影響基坑開挖的地下水主要為淺層土層潛水，主要供給源為大氣降水。水位隨季節變化，水位埋深0．3-1．5m。

1.2 管廊病害原因分析

1.2.1 設計情況

管道廊道工程地基處理的設計理念是：明挖斷面未得到補償，通過設計驗算結構重量和開挖量，無需布置樁基。由于管廊上方沒有上部結構和附加荷載，管廊基礎處于補償基礎，因此不需要地基承載力，地基不需要附加處理。在工程范圍內的液化土層是在基坑開挖過程中開挖的3T 層。因此，不影響地基液化，無需地基處理。經計算，除周洪段管廊因上部地下空間開發存在抗浮問題外，其余管廊均能滿足抗浮要求，故不需設置抗拔樁。

1.2.2 地塊開發

（1）先淺后深。根據虹橋商務核心區（一期）總體開發要求和各地塊開挖時間，各地塊開挖前管廊工程主體結構已基本完成。每一塊的開挖不僅需要1．5 年的時間和實際開挖深度，而且對管廊結構也有不可避免的影響。

（2）管廊結構完成后，地塊長期大規模開挖造成管廊沉降。由于特殊的地理位置（靠近機場），商務區對高度限制有嚴格要求。因此，鼓勵開發商增加地下空間的使用，形成地下基坑的邊界（最近距離管道廊道僅1．5 米）。該地塊的基坑基本上接近紅線開發。樁基礎支護施工的擾動、井點降水引起的管廊下水土流失以及支護爆破中的大振動對鄰近基坑的管廊造成了不可避免的影響，比埋設深度淺。例如，在3 個南區和2 個地塊的開挖過程中，基坑變形分別達到12cm 和8．6cm，管道廊道段的沉降量超過5cm。

（3）基坑降水排水．承壓水層未被周圍區塊的圍擋或止水帷幕隔離。對于基坑開挖深度大于16m 的基坑，可能需要將基坑開挖后的承壓水泵入一定的深度，以保證基坑的安全。這對周圍環境有很大影響。管廊離地塊很近，因此難免受到影響。例如，靠近周邊道路的08、06 地塊在開挖過程中，由于降水和排水引起的周邊道路土壤沉降，對神昌路沉降的影響最大為27cm。

1.2.3 其他原因

（1）堆土。周邊地塊大多在管廊建成后施工。圍擋施工過程中，多次利用管廊及管廊施工場地堆土。我公司多次書面提出禁止和停止管廊上方堆土，效果緩慢，對管廊沉降有一定影響。

（2）重型車輛行駛。管廊工程完工后，由于場地或交通原因，周邊土地將占用管廊施工面積。在此期間，大量重型車輛（土方車、混凝土車、汽車吊等）進出，對管廊會產生一定的沉降影響。

綜上所述，管廊沉降的主要原因是外力作用。周邊基坑的基坑施工深度較深，靠近管道廊道。造成長時間大面積高強度基坑開挖和降水等各種不利工況的疊加，次要原因是重型車輛、土體等荷載對管道廊道的影響[2]。

1.3 沉降病害及修復

考慮到沉降場的影響，采取臨時措施減少對管廊和管網的影響。

（1）堵塞和修理。針對沉降引起的裂縫和滲漏，進行了聚氨酯封堵和表面修補。首先將滲漏部位清理干凈，明確施工縫位置，將變形縫鑿毛，表面用早強快硬水泥封閉，然后鉆斜孔灌注優質油溶性聚氨酯泥漿。

（2）排水槽。在沉降錯位大、沉降變化連續的情況下，在管廊內設置不銹鋼排水槽。側墻頂板變形縫處設10mm 厚不銹鋼蓋縫。采用Φ8 膨脹螺栓@500 沿接頭兩側固定，間距500mm。采用5mm 橡膠墊與結構表面止水。

（3）地板修復。地面因沉降開裂，按原設計方案進行修復。施工方法：將原來開裂的樓板拆開運輸出去→綁扎鋼筋→澆筑20cm 厚鋼筋混凝土樓板，長度同支管長度。

（4）管網臨時支護。應采取臨時應急措施保護固定支架位置，防止管段斷裂。

（5）固定管墩鋼筋。為保證管網安全，在固定管墩處增設18mm 鋼板進行全加固。

（6）絕緣材料修理。由于保溫層不能起到保溫層的臨時支撐作用。臨時拆除損壞的保溫材料，待沉降穩定后用支架整體修補。

（7）化學加固。在軟土地基中加入水泥或其它化學物質，形成軟土的復合處理。該方法可用于處理砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和流土。化學物質注入土壤后，會與土壤發生反應，吸收和擠壓土壤中的部分水分，并與空氣結合形成高承載力的工程結構。

（8）土工合成材料。土工合成材料具有較高的強度、良好的柔韌性，并且可以接近基礎表面，從而施加在其上部的荷載可以均勻地分布在軟土地層中。鋪設的土工合成材料將防止破壞面的出現，從而提高工程結構的承載力。

1.4 滲水病害及修復

1.4.1 滲水病害

本工程2014 年12 月18 日，3 南區塊出入段變形縫滲水嚴重，管廊內大量涌水，導致附近坡道積水嚴重，最深處無冷凍水管。空調冷水管內外保溫材料、排水泵控制箱、含氧量檢測裝置、爆炸檢測裝置均損壞。墻面受污染，地面、排水溝、集水井淤積。

1.4.2 滲水修復措施

結合涌水量及3 號管廊南區出入段場地情況，初步分析3 號南區地下室大量積水排入未連通的市政18 標雨水管道。通過雨水管道進入地下土層，增加土層的含水量和水壓，然后通過管廊出入段的變形縫流入管廊。管廊施工單位立即組織人力物力對管廊進行強排水，動用3 臺排水泵和6 名抽水人員對管廊進行堵漏。考慮到管廊底部水土流失嚴重，在管廊底部及兩側進行灌漿，觀察其后效。同時派潛水員進入雨水管道進行臨時封堵。

1.5 病害評估及處理

管廊結構的損傷類型有變形縫損傷、錯位滲漏、灌漿孔封孔滲漏。針對多種病害，對整個管廊結構病害進行了評價。評價以健康水平為評價標準，對不同健康程度的人區別對待。管廊健康度Ⅰ、Ⅱ段已穩定，但后期綠化帶建設和道路建設，需加強日常檢查和監測，嚴格控制外界對管廊的影響。密切關注現有疾病的發展，加強后續監測。當管廊累積變形量達到10mm（前期沉降變形量歸零），變形縫間累積不均勻沉降量達到5mm，且沉降速率不降低時，應采取措施控制沉降量。應采取措施控制沉降，同時加強監測。待居民點穩定后，應修復疾病。管墩的加固應分隊進行，頂管完成后才能進行[3]。

2 結語

在本工程的支護工程中，管廊的設計不應在單一工況下進行校核，而應結合預期的周圍動態情況綜合考慮，確保不存在風險；對于已經穩定甚至正在施工的設計，管廊是一種基礎設施公共設施，應加強其保護和法律地位。臺灣天文臺頒布了管廊的保護標準和管理辦法，并對后續施工工作采取特殊防護方案，盡量減少施工對管廊的影響。另外，通過采取有效的病害防治措施，不僅可以順利完成施工任務，而且可以保證工程質量，提高結構的穩定性和可靠性，有利于地下綜合管廊發揮更有效的作用。因此，施工單位和施工人員應制定科學合理的方案，掌握技術要點，加強質量控制，確保地下綜合管廊工程的施工質量和效益。