地下综合管廊不均匀沉降治理与施工技术

余增兵 陆荣韩

（华蓝设计（集团）有限公司，广西南宁 530012）

从我国城市发展情况中能够看出，在市政建设初期，往往不会对城市地下管网需求量进行全面考虑，传统架空式和直埋式管线设计时，会出现道路重复开挖、架空线路密集等问题，增加了相关问题的出现概率。现阶段，综合管廊概念得到了普及应用，能够满足特殊区域的需求，并搭配地下通道、停车库等，增加了城市地下空间的利用率。但由于管廊设计较长，容易出现沉降问题，使得管廊沉降预防成为新的技术研究对象。

1 工程概况

为了方便研究，本文以某城市中心的综合管廊为研究对象。该管廊由电力仓和管道仓构成，属于双仓式管廊内容，综合管廊布置在道路绿化带下方，管廊实际高度为3.2 m，宽分别为2.6、2.5 m。实际覆土厚度为2.0 m，埋深为5.5 m。在墙的两侧和墙下布置应力管桩时，布置间隔为4～4.5 m，管桩直径常见的有500 mm和400 mm。桩端持力层设计中，主要以强、中风化花岗岩为主，实际桩长度在23.5～35 m范围内，常见的单桩承载力为2 000 kN和1 500 kN。

根据实际测量数据，中心段K5+648～882段的廊沟结构沉降比较明显，且处于不均匀侧向斜沉状态，沉降侧向人行道以及绿化带。该管廊建设时，总共消耗两年时间，在应用时，出现了顶板和底板错台现，以及仓内积水等，导致管廊无法正常应用。具体病害位置为T4和T5管节（K5+882）、T6和T7管节（K5+824.1）、T12和T13管节（K5+678.8）等。另外，在伸缩缝部位管节出现明显的错台现象，橡胶止水带也存在拉裂问题，影响管道仓和电力仓排水通畅度。

2 地下综合管廊不均匀沉降出现的原因

（1）地质原因。

由实际勘察报告可知，K5+648～882段的管廊下部淤泥层厚度范围为17.0～23.0 m，证明该层土含水量本身偏高，承载力有限，具备良好的可压缩性，抗剪强度不足，容易出现压缩变形现象。在回填土出现荷载作用后，淤泥层也会出现固结压缩变形现象，对桩基形成负摩擦力，导致预应力管桩竖向承载力大幅下降。由管廊基础研究可知，在覆土重量以及管仓结构等作用下，整体沉降幅度明显偏大，且处于不均匀沉降状态[1]。

（2）施工不当。

由于桩端持力层标高出现明显变化，施工管理工作存在欠缺现象，部分桩没有进入设计持力层中。基于管桩施工角度，存在明显的桩偏位现象，导致桩基承载力明显下降。出现桩基偏位现象后，桩头以及底板的连接存在问题，桩基和基底土层间的沉降也会产生差异，容易导致桩头顶穿底板。

3 地下综合管廊不均匀沉降加固方案的选择

3.1 地基加固方案对比

（1）高压旋喷桩方案。

在旋喷桩制作过程中，主要借助钻机将旋喷注浆管以及喷头钻到桩底设计高程上，将预先配置好的浆液借助高压发射装置赋予液流较大能力，最终从注浆管附近的喷嘴中喷出，形成一股能量高度集中的液流，对土体产生破坏。在实际喷射过程中，钻杆边的旋转边得到了明显提升，能够保证浆液和土体得到充分搅拌，在土体中形成柱状固结体，保证地基得到加固。相比之下，由于高压旋喷桩施工质量控制过程较为复杂，施工过程中会产生大量废弃泥浆，增加了排污的工作量，且管廊内部的施工空间不大，无法适用高压旋喷桩进行地基加固操作。

（2）锚杆静压桩方案。

实际锚杆静压桩应用过程中，能够体现较大优势。

①设计理论成熟度较高，加固效果可以通过定量计算得出具体结果。

②施工装置轻，作业面积小，可以在有限空间中进行施工操作。

③能耗有限，施工时不会出现震动和噪声现象，不会对环境产生影响。

④压桩施工时间较短，消耗的费用也较低。

（3）方案选取。

相关工作人员需要对管廊实际结构特点和沉降情况进行深入分析，明确其优缺点，并对抗压和抗拔要求进行考虑，最终选择应用锚杆静压桩方案开展管廊基础设计操作。封装工作完成后，需要设置反压锚板，并借助化学锚栓等装置与底板实现锚固，最终将桩和基础底板的协同承载能力体现出来[2]。

3.2 锚杆静压桩设计参数

在桩位布置过程中，舱内设置了2排锚杆静压桩，管道仓以及电力仓边墙侧桩的距离为2.8 m和4 m，与隔墙侧桩之间的距离为8 m。由于受到舱内管线的限制，桩位与边墙之间的距离分别为1 m和0.95 m。从具体施工现场情况能够了解到，该工程总共需要设计100根锚杆静压桩。在锚杆静压桩技术参数确认上，预制方桩规格为250 mm×250 mm，实际桩段长度在2 m左右。在桩身混凝土强度维护中，主要应用C30混凝土，通过角钢电焊形式对各桩进行焊接，保证单桩承载力在200 kN以上，平均桩长为20 m。

3.3 结构处理

受不均匀沉降问题的影响，容易导致系统中的部分结构受到破坏，按照损坏程度进行处理，主要涉及的内容包括：

（1）裂缝灌浆。

主要用于解决管廊顶部由于不均匀沉降而导致的裂缝现象，但并不存在大块剥落情况。

（2）除锈、环氧树脂砂浆修补。

在管廊顶部以及变形缝位置，倘若已经出现混凝土剥落或者是钢筋腐蚀问题，可以采用该方式进行处理。

（3）混凝土底板的破损修复。

混凝土结构底板出现低桩头顶裂现象后，需要借助该种方式进行修复如果破损钢筋出现上鼓变形问题或底板渗漏水部位遭到破坏，可以应用该方式进行修复。在此过程中，工作人员可以选择先将破损混凝土和凸出物去除，安装好钢筋后执行灌浆料浇筑任务，保证主体操作的完整性。

4 具体施工技术要求和方法

4.1 锚杆静压桩施工

在压桩孔钻凿成孔以及锚杆埋设过程中，工作人员可以直接在原来底板位置应用风镐实现成孔开凿，孔的上口尺寸为350 mm×350 mm，下口尺寸为300 mm×300 mm。底板钢筋从中间被切断后，可以弯折在孔壁附近，封桩后可及时将其恢复。

压桩操作时，具体桩段可以委托工厂进行预制操作，桩身混凝土满足设计强度的70%后，方可转移到施工现场，准备压桩前的相关工作程序。对于压桩架的应用，需保证其时刻处于垂直状态，并将锚固螺栓中的螺帽拧紧，保证千斤顶和桩轴线处于统一垂直平面中。压桩施工时，轴心受压不能中断，一旦发现偏移问题，工作人员应及时对其进行调整。压桩施工中，不能出现长时间停顿问题，并保证一次到位，如果遇到必须中途停顿现象，可以将其停留在软土中。

执行接桩操作时，工作人员还应保证下节桩和下节桩的轴线完全一致，尽可能保证接桩时间的短暂，此时各个工序之间的配合度也要处于较高状态。接桩时，上节和下节应保持对准状态，保证街头接触面的受力才能均匀。在焊接过程中，工作人员需要清理钢表面的锈迹，强化满焊质量。

4.2 结构处理

（1）裂缝处理。

相关工作人员可以先使用钢丝刷等将表面的灰尘和污染物等清理干净，再使用毛刷蘸取适量丙酮等有机溶液，沿裂缝处进行擦拭，之后再进行清洗，保证其干燥程度。

（2）埋设灌浆嘴。

实际工作中，将专业的灌浆嘴埋设搭配混凝土外表面。

（3）封缝操作。

沿着裂缝两侧20 mm左右的位置开展环氧树脂胶涂抹操作，在此过程中，环氧树脂胶的涂抹必须保证均匀，实际涂抹厚度不能超过2 mm。

（4）灌浆操作。

工作人员可借助相关灌浆器材向灌浆嘴中压入浆液。浆液从相邻浆嘴中出浆后，开始进行浆嘴密封操作，之后再次从进浆嘴中注入，以此类推。开展除锈以及环氧树脂砂浆修补操作前，需要将露筋部位松散混凝土全部清理干净，钢筋除锈操作结束后，利用环氧树脂砂浆执行修补和密封操作。

4.3 管道顶升

某个区域出现明显的沉降问题后，相关工作人员需要根据管廊结构沉降数据以及管道应力监测数据进行判断，如果管道应力值处于较高状态，为了确保管道的运行安全，需要对管道现场情况进行深入分析，了解固定支架位置，查看是否因为沉降现象对管道产生了更大的拉力，最终导致管道变形。在固定支架限位方面研究中，工作人员可以根据现场情况，将管道支架实际布置位置反映在沉降数据图上，可以直接将沉降对管道产生的影响展示出来。另外，在施工时，需要将目标看作释放管道因结构沉降增加的应力，此时需要在固定支架切除前进行水平方向限位固定操作，保证管道只能在竖直方向进行移动，避免对管线产生影响。在顶升施工上，管道顶升需要对支架位置提升情况进行准确计算，需从最低点开始，向两侧开展，保证能够缓慢进行管道抬升施工，不能直接抬到最高位置，避免对管道产生二次伤害。

5 结语

综上所述，由于地下综合管廊装置位于地下，一旦出现问题，处理难度较高。因此，在实际工程建设过程中，工作人员应严格按照施工要求进行，并严格管理。针对深厚软土以及回填土工程的建设，由于物理学性质不明显、回填过程中存在的摩擦阻力，应保证桩基进入持力层中，降低沉降变形问题的出现概率。