老城區復雜環境下綜合管廊深基坑支護施工技術

馮 照

(中鐵十六局集團路橋工程有限公司，北京 100150)

0 引 言

隨著我國社會生產水平的日益提高及城市現代化的不斷發展，建設高質量的地下綜合管廊是城市現代化的重要標志，特別是隨著城市規模的不斷擴大，老城區新建地下綜合管廊的迫切需要，在地下綜合管廊深基坑施工的地質條件更為復雜，做好深基坑支護施工對于提升地下綜合管廊施工效果非常關鍵。結合廣東省江門市潮連大道升級改造工程(三期)，從老城區復雜環境下地下綜合管廊深基坑支護面臨的問題分析入手，研究地下綜合管廊深基坑的支護技術要點，并針對性提出了復雜環境下地下綜合管廊深基坑支護中應當注意的相關問題。

1 老城區復雜環境下綜合管廊深基坑支護面臨的問題

綜合管廊，即在城市地下建造一個地下線形空間，將電力、通信，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理。不會出現由于管線管理單位各自為政，經常開挖路面、維修管線，給市政交通帶來不便的現象。因此，綜合管廊是比較先進的市政基礎設施，具有重要的建設意義。

綜合管廊雖然能夠實現各種市政管線統一管理，具有便于檢修等優點，但對于老城區復雜環境區域，綜合管廊的建設也存在問題。一是老城區建構筑物、既有道路及地下管線較多，開挖地下綜合管廊深基坑對其影響較大；二是地質環境復雜的老城區，建設地下綜合管廊對深基坑支護施工技術要求較高；三是地下綜合管廊深基坑施工過程中，周圍環境比如附近山體、既有道路荷載等對基坑支護結構穩定性存在不利影響。

2 復雜環境下綜合管廊深基坑支護施工技術要點

2.1 周邊環境分析

潮連大道為現狀既有道路，為縱向貫穿全島主要交通要道，車流量大，綜合管廊北側既有建筑、廠房、綠化等，場地條件較為復雜，對工程施工存在一定影響；施工前應摸查2倍基坑開挖范圍內的管線及周邊建構筑物情況，做好保護措施或遷改，并對不能拆遷的建構筑物做好第三方房屋鑒定工作。另外，場地內分布有較多的地下管線，對工程建設亦存在較大影響，施工前應準確查明各條管線的走向及埋深，對已有管線、管道應采取相應的防護或遷移措施。

2.2 地質水文分析

地質水文條件對綜合管廊深基坑支護形式的影響較大，該段綜合管廊地質水文條件詳見如下。

(1)地質條件

本場地揭露的土層主要包括：人工填土層、淤泥質土、粉質黏土、粉砂等。下臥基巖根據風化程度可分為全風化帶、強風化帶、中風化帶。

其中人工填土層全場地淺表層普遍分布，厚薄不一，性質差別較大；軟土層主要分布在場地-26.99～-0.83 m高程范圍內，厚度較厚，是綜合管廊工程基礎結構經過的主要土層；強透水的砂土層主要在海陸交互軟土層與巖石風化層之間分布，受歷史沉積影響，砂土層分布厚度和水平位置普遍不穩定，透鏡體較多；本場地范圍內巖石風化差異較明顯，基巖面較為起伏。

綜合管廊工程施工區域內分布有人工填土、淤泥質土、粉砂及局部為基巖風化層等多種地層，地基持力層跨越工程地質特征差異較大的地層，力學性質差異較大，故場地的地基屬不均勻地基。

(2)水文條件

施工區域內地下水類型主要為第四系孔隙潛水和基巖風化裂隙水。

①第四系孔隙潛水

松散的填土層、砂層為本區域的主要含水層，砂層厚度較大，賦水性較強，其第四系孔隙水的水量亦較大，且本場地內河道遍布，尤其河涌水在豐水汛期、漲潮期或遇天文大潮期可通過松散的第四系土層側向往低洼地勢排泄，因此基坑施工期間應做好相應的防滲措施。

②基巖風化裂隙水

基巖風化裂隙水廣泛分布于本區域深部基巖節理、裂隙中，其賦水程度主要受節理和裂隙的發育程度、基巖的含水性和透水性、巖體的結構和構造、基巖的風化程度等影響。

本區域內的基巖風化裂隙水主要賦存于巖石的強、中風化帶之中，而全風化巖及土狀強風化帶由于黏粒含量較高，其透水性相對較弱，水性差；碎塊狀強風化及裂隙較發育的中風化巖一般裂隙的貫通性較好，具導水性，因此透水性相對較好，屬弱、中等透水層，水性中等。

2.3 采用合理的深基坑支護形式

本工程管廊基底位于全風化砂巖及淤泥質土。根據《建筑基坑支護技術規程》(JGJ 120—2012)，本工程基坑側壁安全等級分別為一/二級，基坑側壁重要性系數r0=1.1/1.0。設計使用年限1年。

支護結構應滿足基坑穩定要求：不產生傾覆、滑移和局部失穩；基坑底部不產生隆起、管涌；支撐系統不失穩。支護結構構件受截后不發生強度破壞。

基坑圍護結構設計根據工程特性、周邊環境條件和設計原則及標準，本工程采用排樁(鋼板樁、灌注樁)+內支撐，基坑頂和坑底設置排水溝，積水及時排走，且排水溝不應滲漏，坑底排水溝必須間隔設置集水井，及時排走溝底積水，坑底不得積水和沖刷邊坡。本工程主要的深基坑支護形式如下：

(1)旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁

該種支護形式剛度大，控制位移強度高，止水效果好，適用于靠近山體、既有建構筑物，裂隙水發育，巖層地質埋設較淺的區域。

施工步驟為：平整場地→打壓灌注樁和攪拌樁止水帷幕→開挖至支撐以下0.5 m→架設鋼支撐(依次第一/二道)→開挖至基坑底→施工墊層、底板、傳力混凝土→繼續主體結構施工→待混凝土強度達到95%以上(含防水施工)，回填空隙→設置混凝土傳力撐→拆除鋼支撐。

(2)鋼板樁+鋼支撐

該種支護形式剛度小，控制位移強度一般，適用于一般巖層埋設較深的區域。

施工步驟為：平整場地→打壓鋼板樁→開挖至支撐以下0.5 m→架設鋼支撐(依次第一/二道)→開挖至基坑底→施工墊層、底板、傳力混凝土→繼續主體結構→待混凝土強度達到95%以上(含防水施工)，回填空隙→設置混凝土傳力撐→拆除鋼支撐→回收鋼板樁。

2.4 深基坑支護施工技術要點

(1)旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁支護施工技術要點

旋挖灌注樁的鉆孔設備就位后，必須平整、穩固，確保在成孔過程中不發生傾斜和偏移。應在成孔鉆具上設置控制深度的標尺，并應在施工中進行觀測記錄。對松散或稍密的砂土、稍密的粉土、軟土等易坍塌或流動的軟弱土層，宜采取改善泥漿性能、加設護筒等措施。灌注樁成孔過程中出現流沙、涌泥、塌孔、縮徑等異常情況時﹐應暫停成孔并及時采取有針對性的措施進行處理，防止繼續塌孔。當成孔過程中遇到不明障礙物時，應查明其性質，且在不會危害既有地下管線、地下構筑物的情況下方可繼續施工。宜采用間隔成樁的施工順序。灌注樁樁孔成型后必須清除孔底沉渣，清孔后應立即灌注水下混凝土。混凝土澆筑完成后，應在混凝土終凝后，再進行相鄰樁的成孔施工。

冠梁施工時，應將樁頂浮漿、低強度混凝土及破碎部分清除。冠梁施工前鑿除樁頭時，樁混凝土強度應大于設計強度80%以上，樁頂應鑿至新鮮混凝土面，出露鋼筋應平直，澆筑前必須清理干凈殘渣、浮土和積水。基坑開挖至腰梁位置時，鑿開圍護樁在腰梁位置的混凝土保護層﹐露出預埋鋼筋并拔直后錨入腰梁內。腰梁高度范圍的樁間隙用C20素混凝土填充。

內支撐必須嚴格按設計圖布置，待內支撐達到設計強度要求后才能進行下一道工序。鋼支撐的一端需與鋼腰粱焊接牢靠(固定端)，另一端通過鋼楔子與腰梁頂梁(活動端)；兩端都需要φ12.9(1×3)鋼絞線捆綁后固定在鋼板樁/排樁上，防止碰撞松脫、墜落。

水泥攪拌樁作為止水帷幕，水泥采用強度等級42.5級及以上的普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45～0.55，水泥摻入量不小于15%；28 d樁身水泥土無側限抗壓強度不宜小于1.2 MPa。攪拌機機架安裝就位應水平，導向塔的垂直度偏差不得超過1/300，樁位偏差不得大于20 mm，樁徑偏差不得大于2%。鉆孔取芯檢測完成后的空隙應注漿填充。

(2)鋼板樁+鋼支撐支護施工技術要點

鋼板樁施工采用機械防噪音型電動錘，特殊地段周邊環境要求較高或距離房屋較近的，可采用靜壓工法。沉樁時垂直度允許偏差1/150，沿基坑軸線方向允許偏差200 mm，樁底標高允許偏差500 mm，鋼板樁之間應連續

鎖扣咬合緊密。鋼板樁不得使用已反復多次使用、變形較大的舊材料，以保證其樁身順直，樁尖前進方向可側削角，削角坡度1∶2～1∶4。鋼板樁沉樁前宜進行防銹處理，可涂環氧煤瀝青漆保護。鋼板樁拔除時應一邊拔樁一邊采用水泥漿或中粗砂回填空隙。

(3)土方開挖施工技術要點

基坑周邊地面必須做排水溝，避免地面水流入基坑內，地面必須硬化，防止地表水滲入基坑，特別是不得在基坑周邊設置如廁所、洗澡房等易漏水設施。基坑開挖過程中，基坑內必須設置排水溝及集水井；雨季施工必須加強排水措施，防止地基土被水浸泡。基坑開挖必須按“分層開挖，先撐后挖”的原則施工。基坑開挖至坑底最后300 mm處，用人工開挖修整至設計底標高。基坑周邊3 m范圍內不得堆載，坑邊嚴禁重型車輛通行。基坑邊線3 m范圍以外為20 kPa。

3 技術評價

本深基坑支護技術在該綜合管廊施工中應用效果良好，按照以上技術措施實施后，深基坑支護成效理想，并對深基坑附近既有道路和建構筑物起到了保護作用。在施工過程中，旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁支護各地面標高監測點所測的沉降量為0.004～0.014 m，鋼板樁+鋼支撐支護各地面標高監測點所測的沉降量為0.004～0.016 m(見表1)，而一般地下市政工程施工后的地面沉降量要求不大于0.2 m，說明該工程實施期間地面標高變化量很小。旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁支護基坑水平位移量為2～4 mm，鋼板樁+鋼支撐支護基坑水平位移量為5～8 mm(見表2)，與報警值30 mm和允許值40 mm相比，說明該工程施工過程中水平位移量很小。

表1 綜合管廊地面沉降監測數據

續表1

表2 綜合管廊基坑水平位移監測數據

從以上監測結果數據看，結合不同的周邊環境和不同的地質情況，采取合理的基坑支護形式可有效地保證老城區復雜環境下綜合管廊深基坑的穩定性。

4 結 語

綜合管廊在城市發展建設中具有重要地位，特別是對老城區改造有提升和促進作用。但在老城區綜合管廊深基坑支護時，面臨的施工環境較為復雜，做好深基坑支護選型尤為重要。因此，這就需要在進行地下綜合管理深基坑施工時，全面認識到深基坑支護施工的難點，充分結合地下綜合管廊所面臨的實際復雜情況，采取針對性的措施，全面提升地下綜合管廊深基坑支護實效性。