复杂环境地下综合管廊基坑开挖支护施工技术

周远岳，卓连接

中交四航局第七工程有限公司，广东 广州 510000

1 综合管廊概述

城市地下公共管线是城市正常运行的生命线，传统的地下管线由于规划不合理、铺设杂乱，地下管线事故频发，严重影响城市生产生活的正常和安全运行。为了提高城市的整体承载能力和美化城市空间，我国许多城市已经陆续计划修建地下综合管廊，用以铺设市政公共管道。具体来讲是在城市地下修建一系列的隧道，将供应城市正常运转的电、水、气及通信等管线进行集中铺设，集中规划和管理，从而更科学合理地利用城市地下空间，合理配置资源，有效避免管道的重复开挖对道路交通的影响。

当前，综合管廊建设持续推进，成为当前基础建设的一大热门。基坑支护是综合管廊建设的重要组成部分，合理选择经济、安全的基坑支护方案是综合管廊建设的重要工作。

2 工程概况

该项目为中交南沙新区明珠湾区灵山岛尖配套工程，明珠湾规划面积共计103km2，其中建设用地面积为60km2。灵山岛尖坐落在明珠湾北部和京珠高速、灵心大道东部区域，是广州南沙新区明珠湾片区的起点。该项目开发占地面积约为3.2km2。施工区域平面图如图1所示。

图1 施工区域平面图（虚线部分）

该项目的建设范围包括市政和水利工程两部分。市政府主要包括11条城市道路，8座桥梁和1个综合管廊。综合管廊位于沙嘴中路，全长1.312km，包括A和B两种类型。A型综合管廊长1287m，截面为6.2m×3.3m；B型综合管廊长为25m，截面尺寸为5.3m×3.3m。主要工程内容包括综合管廊A段基坑开挖和支护、基坑回填、管沟地基处理、管沟钢筋混凝土工程、投料口、出线井等配套设施施工；线缆托架、管道托架等附属设施安装。

3 现场环境

3.1 水文气象

在灵山岛的南北两侧有蕉门、横沥等沟渠水道，岛内也有一系列河道和用于灌溉农田地水渠，岛内的各个水渠之间差别不大，情况相似，与岛外两侧的沟渠相连且在连接处设有水闸。

3.2 地质条件

根据地质成因，该工程场地地层可分为第四系充填层、第四系海陆交互沉积层和风化基岩带。从上到下依次包含素填土、淤泥和淤泥质粉砂、粉质黏土、粉砂、中粗砂、不同风化程度的风化花岗岩等，现场未发现洞穴、滑坡等不利地质条件。场地内存在淤泥质粉砂、粉砂等含水性强、开挖稳定性差的土层，因此在设计和施工作业中应予以充分重视，以免发生液化、坍塌等事故。

3.3 水文地质

经过勘察发现，地下水位在地面以下0.27～6.21m3，地下水主要富含于淤泥质粉砂、粉砂、中粗砂等土层中，具有较好的透水性。同时，人工填土土层中也含有一部分滞留于土层中的地下水，基岩中还含有部分因遗址风化而产生的裂隙水，大气降水已成为地下水补给的主要来源。砂层由于渗透系数高，具有较强的透水性，是主要的含水层。

由于场地的高水位和地下水的毛细作用，土壤对钢筋混凝土结构构有着较强的腐蚀性，其程度相当于水本身的腐蚀性。土壤在长期浸水环境中腐蚀性较强，在干湿环境中腐蚀程度较弱。

4 基坑支护施工方案及技术要点

4.1 基坑支护施工方案

根据地质条件、周边环境等工程特点，该项目主要采用竖向支护的基坑支护方法，结合SMW工法桩、钻孔灌注桩、钢板桩和其他支护方法实施地下管廊基坑的支护施工。过河涌段采用筑岛围堰、钢管桩支护并进行深井降水的施工技术方案。

过河涌段基坑采用放坡开挖、钢板桩支护并分段进行。具体如下：首先利用其他段管廊施工挖土对过河段一侧进行筑岛填筑，填筑达到设计标高后在隧道结构设计线路两侧1.2m处打入钢管桩进行支护，并在钢管周围设置降水井进行降水（降水井采用深管井，间距为8～10m，设置在钢管周围1.05m处）。降水井布置完成后降水，地下水标高降至基坑坑底设计标高以下1m，然后开挖基坑。基坑开挖采用放坡、分层开挖的方式，基坑内部用圈梁和内支撑进行支护，基坑边坡用土钉墙维护。开挖至设计标高后开展隧道结构施工，待全部结构完成并合格后回填基坑，拆除相应的钢管桩及降水设施，实施过河段另一侧的施工，全部完成后对河道进行恢复。

4.2 施工技术要点

（1）土方开挖。严格按照设计要求开挖土方，分层分段开挖，禁止过度的深度开挖和长度开挖，开挖过程中注意临边防护，先机械开挖，开挖至设计标高以上留有部分土层再采用人工挖掘修正找平。分层开挖的深度通常为2～4m。淤泥质土层分层开挖深度应不大于1m。分层分段开挖有利于降低基坑支护的难度，减少基坑位移，加快施工进度，合理利用场地，优化配置现场各类资源，提高施工的安全性和效益。

（2）三轴搅拌桩施工。水泥搅拌桩施工应连续不间断进行，以形成抗渗性高、可靠的水泥土搅拌墙[1]，其中水泥含量不小于20%，水灰比值宜保持在1.5～2。在施工过程中，打桩机位于中心，平面的允许偏差为±20mm，三轴搅拌桩机立柱导架的垂直偏差应不大于1/250；三轴水泥土搅拌桩应以恒定速度下沉和提起。泥浆试块28d的无侧限抗压强度应不小于0.6MPa。

（3）工法桩型钢的加工、插入及回收。工法桩型钢的截面尺寸为HM500mm×300mm，腹板的厚度为11mm，翼缘的厚度为15mm。型钢应由整体材料制成，并在截面焊接时等强度焊接坡口。型钢在插入之前应先开展表面清污和除锈工作，该工作在干燥条件下完成，之后涂上能减少摩擦阻力的材料，检查型钢垂直度和接头焊缝的质量之后，于混凝土墙完工0.5h内插入。插入时采用定位导轨并在型钢自身重量下插入，可采用专用设备在难以插入时进行辅助下沉，加强对周边围护的监测，回收之后对型钢进行修正处理[2]。

（4）钻孔灌注桩施工。钻孔注浆桩的设计强度为C30，在施工前必须对注浆桩进行试成孔测试，对于易塌陷或易流的弱土采取提高泥浆性能等措施以确保孔的质量。灌注桩位置偏差宜不大于50mm，桩顶宜不大于100mm，桩底控制在300mm以下，垂直度偏差小于1/100，颈部膨胀引起的局部凸出不大于100mm。灌注桩的溢填长度不小于桩径的2倍。灌浆桩完成后，待混凝土达到初凝时及时回填空桩，充填材料可为素填土或中粗砂。

5 地下综合管廊基坑支护监测

在地下综合管廊基坑开挖过程中，需要对基坑的支护状况进行监测。通过监测基坑支护状况随时了解基坑支护的状况，及时反馈和分析变化，并根据反馈指导施工过程[3]。通过监测基坑内侧支护结构的应力及变形情况，可以重新设计和修正支护系统。在周围建筑坡顶设置观察点，对基坑持续进行监测，必要时拍照留存，控制排水渗漏，更好地提高基坑墙的稳定性。基坑监测开始时间为基坑施工之前，地下工程完工后结束监测，在快速卸载的基坑开挖阶段，技术人员应对关键数据信息进行日常监测，测量各个工程要素的初始值[4-5]。

6 结束语

当前，我国地下综合管廊建设经验不足，综合管廊建设根据地质条件、周围环境、开挖深度和施工技术方面表现出较大的差异和复杂性，基坑支护涉及的主要问题和困难也有所不同，支护难度较大。文章结合实际工程，阐述了基坑支护施工方案及技术要点，该工程充分考虑了工程地质、自然环境等实际困难，采用SMW工法桩、钻孔灌注桩、钢板桩和其他支护方法开展地下管廊基坑支护施工，并加强了基坑开挖支护结构的监测，制订了安全措施和预案，最终保证了施工过程的安全，为其他类似复杂管廊工程基坑支护工程建设提供了参考。