綜合管廊基坑開挖支護技術分析

陳亮

（建發合誠工程咨詢股份有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著我國城市基礎設施建設的不斷發展，市政道路的新建項目增多，各種類型的綜合管廊工程星羅棋布，具備更強的復雜性和專業性。其中基坑施工是綜合管廊建設的重要環節，但基坑施工現場環境復雜，影響因素繁多，容易導致基坑施工事故的發生。因此，對綜合管廊工程基坑開挖支護技術開展研究具有重要的現實意義。同時對基坑施工全過程進行變形監測，總結施工過程中基坑的變形規律，對于提高基坑施工安全性、提升綜合管廊工程效益具有重要作用。本文僅就綜合管廊基坑開挖支護技術進行分析。

1 工程概述

1.1 工程基本情況

擬建福州市城區新店外環東段(原北向第二通道園中互通一新店外環)綜合管廊工程北起山北路，南至西鳳支路。本段綜合管廊布置于道路標準段西側非機動車道帶下，線位基本與道路一致，如圖1所示。綜合管廊總長度約為895m，為雙艙斷面。高壓電力艙內布置6 回路220kV電力、8回路110kV電力。綜合艙內布置DN700給水管線、6孔通信電纜、36孔10kV電力電纜、DN200溫泉管，并預留DN200中水管道。

圖1 道路橫斷面示意圖

1.2 地質水文情況

工程場地地勢相對平坦，地勢有一定的起伏，地貌單元為剝蝕殘丘地貌，場地鄰近的地表水主要為現狀溪水及菜地水溝積水，水流方向由西北往東南，主要接受上游水量補給。水量主要受大氣降水、農業灌溉和地區生活用水影響，枯水、平水期水量都較小，雨季、洪水期水量較大。氣候屬亞熱帶季風氣候，四季常青，雨量充沛，夏長冬短。

2 管廊工程基坑開挖支護方案分析

綜合管廊基坑開挖支護是項目的主要工程，綜合管廊總長895m，根據管廊西側的民房、廠房、管線征拆進度，優先安排兩處位于規劃河道段落的管廊主體結構施工，綜合考慮地質變化、縱斷面變化，以15～20m作為一個施工單元，已回填段落可適時開展新店互通左慢道與左輔路起點段施工。

綜合管廊基坑開挖支護按照先支護后挖土方，再施工管廊結構和防水結構，最后拆除支撐以及回填土方的順序安排施工。因該工程工期緊，在基坑的兩側同時安排施工，在土方開挖施工時，GL0+130-GL0+180、GL0+315-GL0+480灌注樁同時施工。

3 管廊工程基坑防護施工要點

3.1 沖孔灌注樁施工

沖孔灌注樁作為一種常見的成孔質量好、操作方便的樁基形式，廣泛應用于基坑開挖的圍護結構中。

沖孔灌注樁施工工序為：測量放樣→沖孔樁施工→土方開挖至冠梁底標高→坡面噴網支護→冠梁施工→土方開挖至鋼管支撐底以下500mm→安裝鋼管支撐→土方開挖至管廊底板墊層底標高→坑底排水系統施工→混凝土傳力帶與管廊底板結構施工→管廊結構施工→管廊外防水施工→土方回填至管廊頂板標高→拆除鋼管支撐→土方回填至冠梁頂標高。利用山北路和西鳳支路等進行施工車輛進出和材料運輸，進行施工圍擋安裝。

沖孔灌注樁施工要點如下：

（1）施工圍擋安裝，人員、材料、機械進場。

（2）場地平整，鉆進機場安裝。

（3）鉆進過程中認真做好泥漿性能的維護調整，及時清理泥漿循環系統的沉渣和廢漿以便泥漿最低利用2次。鉆至設計樁底標高后查驗相關指標和孔底嵌巖情況，嵌巖深度經五方主體參建單位負責人等相關人員現場確認，確認終孔后立即進行第一次清孔。

（4）鋼筋籠吊裝采用汽車吊一次吊放入孔，鋼筋籠入孔時，應對準孔位輕放、慢放。待鋼筋骨架、導管安放完畢，混凝土澆注之前，進行第二次清孔。清孔結束后，要盡快灌注混凝土，其間隔時間不能大于30min。

（5）混凝土灌注過程應連續澆筑，禁止中途停頓，首批灌注混凝土的數量應能滿足導管首次埋置深度（≥0.8m）和填充導管底部的需要。導管在混凝土面的埋置深度一般在2.0～6.0m，澆筑過程中嚴禁把導管底端提出混凝土面，并控制導管提拔速度。混凝土超灌高度為1.2m，人工鑿除泛漿100cm，保證暴露的樁頂混凝土達到設計強度等級，最后進行樁身完整性檢測。

3.2 旋噴樁施工

該工程止水帷幕采用單管高壓旋噴樁，直徑為500mm，間距1000mm，樁長為12m。施工順序為：測放樁位→引鉆孔機就位→鉆進成孔→清孔→移鉆→插入高噴管→高噴作業→回灌→搬遷。

旋噴樁施工要點如下：

（1）施工前用全站儀測定旋噴樁施工的導線控制點，釘樁標記。采用3臺鉆機引孔造孔，鉆機就位后，對樁機進行調平、對中，調整樁機的垂直度，保證鉆桿應與樁位一致，偏差應控制在10mm以內，鉆孔垂直度誤差小于1%。

（2）鉆孔前應調試空壓機、泥漿泵，使設備運轉正常；校驗鉆桿長度，并用紅油漆在鉆塔旁標注深度線，保證孔底標高滿足設計深度，經監理工程師檢驗合格后方可開鉆。

（3）旋噴機架就位，噴管位于自然懸吊狀態時噴管中心對準孔心。當噴管下放至超過設計深度10cm時，首先拌送水泥漿，然后開啟高壓泥漿，孔口開始冒漿后，再開始旋噴提升，同時做好已噴鄰樁的補漿回灌，保證加固后的樁頂標高，同時施工過程中及時做好廢棄水泥漿液的處理工作。

（4）噴射注漿應當在注漿管置入鉆孔，噴嘴達到設計標高后開始。噴射注漿應由下而上噴射注漿。鉆孔提升速度不大于0.15m/min。噴射注漿結束后，立即在噴射孔內進行靜壓充填灌漿，直到漿面不再下沉為止，保證高噴防滲墻固結后墻頂標高。

（5）高壓旋噴樁在施工一周內進行開挖檢查或采用鉆孔取芯等手段檢測樁身完整性并取樣進行單軸抗壓強度試驗。

3.3 樁頂冠梁施工

樁頂冠梁是設置于基坑周邊維護樁頂部的鋼筋混凝土梁，可連接所有樁基，防止基坑頂部邊緣坍塌，該工程樁頂冠梁截面為1200mm×700mm，混凝土強度等級為C30。樁頂冠梁施工工序為：土方開挖→樁頭鑿除、樁頂整平→測量放線→鋼筋、預埋件安裝→梁底基面清理→模板安裝→混凝土澆筑→模板拆除。

樁頂冠梁施工要點如下：

（1）土方開挖避免碰到周邊已施工的樁，用小型挖機開挖樁間土，開挖土堆放至開闊場地并二次轉運。采用風炮機進行樁頭鑿除，每次鑿除高度≤50cm，為了避免樁基與冠梁底部接觸混凝土面破壞，風炮機鑿除至樁頂距底部15cm時換人工清理打鑿，人工打鑿完成后用高壓水槍沖洗干凈樁頂。

（2）對樁錨入冠梁的出露鋼筋進行調直，所有樁身主筋錨入冠梁要求不小于30d。

（3）樁頂冠梁模板安裝時將側模控制在超出梁截面5cm，便于混凝土澆筑，混凝土澆筑過程中由梭槽接送，自冠梁澆筑段一端向另一端方向逐層澆搗，單次澆筑高度不大于50cm，禁止超過2h后才進行第二次澆筑。

（4）混凝土澆筑完12h以內對所有外露混凝土面用麻袋進行覆蓋并澆水養護，養護時間不少于7d，待冠梁混凝土強度達到50%即可拆除側模。

3.4 管廊基坑開挖施工

基坑開挖和支撐施工是基坑工程的關鍵性工序，對基坑工程本身的安全也起到重要的影響，其施工要點如下。

（1）在基坑開挖前，沖孔灌注樁、旋噴樁等圍護結構的強度、剛度和穩定性應滿足相關規范要求。在支撐位置以下開挖土方時，現澆鋼筋混凝土冠梁強度必須達到設計強度的80%以上。

（2）考慮到基坑較長，每30m為一施工段，軟土層每層開挖深度不超過1m，其余土層每層不超過2m。分層分段對稱進行土方開挖作業，遵循“縱向分段、豎向分層、先支后挖”的原則。

（3）基坑開挖從端頭部位開始，邊退邊挖，先掏槽完畢安裝端頭第一道鋼支撐，然后盡快對開挖過后的周邊圍護結構進行支撐。端頭第一道支撐安裝后且驗收合格，方可進行第二層土方的開挖。土方開挖至其支撐底面下30cm處，第二層鋼支撐方可進行安裝，第二層剩余施工內容與上一層基本相同。端頭斷面處全部完成第二層支撐施作后，土方開挖按設計標高挖至基底以上30cm處，然后人工開挖剩下基底土方，同時配備挖掘機進行吊運[1-3]。

（4）距離基底以上30cm處采用人工開挖，嚴禁超挖。土方開挖過程遵循“防、排、截、堵相結合，剛柔相濟、因地制宜，綜合治理”的原則，基坑周圍地面上設截水溝截留地面水，坡腳處設臨時排水溝，基坑底部采用磚砌排水溝加集水井的方法進行排水。

（5）基坑底四角及各邊按20～40m 間距挖一直徑800mm、深800mm的集水井，采用抽水設備把地下水排入基坑坡頂截水溝。經沉淀后，排入項目周邊的市政管線。基坑開挖完成后盡量減少暴露時間，在最短時間內清底驗槽，驗槽合格后盡快澆搗素混凝土墊層，底板澆筑完畢后方可封閉基坑。

3.5 管廊工程基坑監測

該工程基坑施工過程難免會對周圍地層、地下管線及周邊建筑物產生一定影響，因此采用信息化施工，對圍巖、支護結構和周邊環境進行監測，監測結果可為后續施工方案的修訂提供依據。

（1）施工前應進行基準點埋設，經檢驗合格后方可用于施工現場,基準點應設置在施工現場影響范圍外，且數量大于2個，基準點在監測期間保持穩定性并定期聯合測量。

（2）基坑觀測前，初始觀測應大于3次，且在開挖過程中每天觀測一次。在基坑土體或墻體中預埋測斜管，通過觀測各深度水平位移量進行基坑圍護墻的深層水平位移監測。

（3）觀測點沿基坑周邊布置，觀測點精度為2mm，同時在支護結構圈梁頂部可適當布設觀測點，以增加觀測的范圍。

（4）基坑土方開挖過程中，每隔2～3d監測一次，隨著開挖深度的加深，應改為每天觀測一次，以便增加觀測數據的及時性。該工程基坑開挖過程中選取基坑頂部水平位移、豎向位移、深層水平位移等有代表性的項目進行監測，詳細監測項目及監測報警值見表1所示。依據基坑監測信息對土方開挖方案進行適當調整，一旦發現異常情況立即停止開挖，查明原因并采取有效措施后方可繼續開挖。

表1 基坑主要監測項目及監測報警值

4 結束語

該工程采用沖孔灌注樁、旋噴樁、樁頂冠梁進行基坑的開挖支護，采取相應施工措施，克服了基坑開挖通病問題，確保了道路管線及周邊建筑物的安全，同時通過對基坑開挖過程的監測，準確及時地掌握施工過程中基坑支護結構和周邊建筑物的變形情況。監測數據表明，該工程采用沖孔灌注樁+旋噴樁+樁頂冠梁相結合的基坑開挖支護方案是可行的，有效提升了綜合管廊工程基坑施工的安全性和穩定性。