老城区复杂环境下综合管廊深基坑支护施工技术

冯 照

(中铁十六局集团路桥工程有限公司，北京 100150)

0 引 言

随着我国社会生产水平的日益提高及城市现代化的不断发展，建设高质量的地下综合管廊是城市现代化的重要标志，特别是随着城市规模的不断扩大，老城区新建地下综合管廊的迫切需要，在地下综合管廊深基坑施工的地质条件更为复杂，做好深基坑支护施工对于提升地下综合管廊施工效果非常关键。结合广东省江门市潮连大道升级改造工程(三期)，从老城区复杂环境下地下综合管廊深基坑支护面临的问题分析入手，研究地下综合管廊深基坑的支护技术要点，并针对性提出了复杂环境下地下综合管廊深基坑支护中应当注意的相关问题。

1 老城区复杂环境下综合管廊深基坑支护面临的问题

综合管廊，即在城市地下建造一个地下线形空间，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理。不会出现由于管线管理单位各自为政，经常开挖路面、维修管线，给市政交通带来不便的现象。因此，综合管廊是比较先进的市政基础设施，具有重要的建设意义。

综合管廊虽然能够实现各种市政管线统一管理，具有便于检修等优点，但对于老城区复杂环境区域，综合管廊的建设也存在问题。一是老城区建构筑物、既有道路及地下管线较多，开挖地下综合管廊深基坑对其影响较大；二是地质环境复杂的老城区，建设地下综合管廊对深基坑支护施工技术要求较高；三是地下综合管廊深基坑施工过程中，周围环境比如附近山体、既有道路荷载等对基坑支护结构稳定性存在不利影响。

2 复杂环境下综合管廊深基坑支护施工技术要点

2.1 周边环境分析

潮连大道为现状既有道路，为纵向贯穿全岛主要交通要道，车流量大，综合管廊北侧既有建筑、厂房、绿化等，场地条件较为复杂，对工程施工存在一定影响；施工前应摸查2倍基坑开挖范围内的管线及周边建构筑物情况，做好保护措施或迁改，并对不能拆迁的建构筑物做好第三方房屋鉴定工作。另外，场地内分布有较多的地下管线，对工程建设亦存在较大影响，施工前应准确查明各条管线的走向及埋深，对已有管线、管道应采取相应的防护或迁移措施。

2.2 地质水文分析

地质水文条件对综合管廊深基坑支护形式的影响较大，该段综合管廊地质水文条件详见如下。

(1)地质条件

本场地揭露的土层主要包括：人工填土层、淤泥质土、粉质黏土、粉砂等。下卧基岩根据风化程度可分为全风化带、强风化带、中风化带。

其中人工填土层全场地浅表层普遍分布，厚薄不一，性质差别较大；软土层主要分布在场地-26.99～-0.83 m高程范围内，厚度较厚，是综合管廊工程基础结构经过的主要土层；强透水的砂土层主要在海陆交互软土层与岩石风化层之间分布，受历史沉积影响，砂土层分布厚度和水平位置普遍不稳定，透镜体较多；本场地范围内岩石风化差异较明显，基岩面较为起伏。

综合管廊工程施工区域内分布有人工填土、淤泥质土、粉砂及局部为基岩风化层等多种地层，地基持力层跨越工程地质特征差异较大的地层，力学性质差异较大，故场地的地基属不均匀地基。

(2)水文条件

施工区域内地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩风化裂隙水。

①第四系孔隙潜水

松散的填土层、砂层为本区域的主要含水层，砂层厚度较大，赋水性较强，其第四系孔隙水的水量亦较大，且本场地内河道遍布，尤其河涌水在丰水汛期、涨潮期或遇天文大潮期可通过松散的第四系土层侧向往低洼地势排泄，因此基坑施工期间应做好相应的防渗措施。

②基岩风化裂隙水

基岩风化裂隙水广泛分布于本区域深部基岩节理、裂隙中，其赋水程度主要受节理和裂隙的发育程度、基岩的含水性和透水性、岩体的结构和构造、基岩的风化程度等影响。

本区域内的基岩风化裂隙水主要赋存于岩石的强、中风化带之中，而全风化岩及土状强风化带由于黏粒含量较高，其透水性相对较弱，水性差；碎块状强风化及裂隙较发育的中风化岩一般裂隙的贯通性较好，具导水性，因此透水性相对较好，属弱、中等透水层，水性中等。

2.3 采用合理的深基坑支护形式

本工程管廊基底位于全风化砂岩及淤泥质土。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120—2012)，本工程基坑侧壁安全等级分别为一/二级，基坑侧壁重要性系数r0=1.1/1.0。设计使用年限1年。

支护结构应满足基坑稳定要求：不产生倾覆、滑移和局部失稳；基坑底部不产生隆起、管涌；支撑系统不失稳。支护结构构件受截后不发生强度破坏。

基坑围护结构设计根据工程特性、周边环境条件和设计原则及标准，本工程采用排桩(钢板桩、灌注桩)+内支撑，基坑顶和坑底设置排水沟，积水及时排走，且排水沟不应渗漏，坑底排水沟必须间隔设置集水井，及时排走沟底积水，坑底不得积水和冲刷边坡。本工程主要的深基坑支护形式如下：

(1)旋挖灌注桩+钢支撑+水泥搅拌桩

该种支护形式刚度大，控制位移强度高，止水效果好，适用于靠近山体、既有建构筑物，裂隙水发育，岩层地质埋设较浅的区域。

施工步骤为：平整场地→打压灌注桩和搅拌桩止水帷幕→开挖至支撑以下0.5 m→架设钢支撑(依次第一/二道)→开挖至基坑底→施工垫层、底板、传力混凝土→继续主体结构施工→待混凝土强度达到95%以上(含防水施工)，回填空隙→设置混凝土传力撑→拆除钢支撑。

(2)钢板桩+钢支撑

该种支护形式刚度小，控制位移强度一般，适用于一般岩层埋设较深的区域。

施工步骤为：平整场地→打压钢板桩→开挖至支撑以下0.5 m→架设钢支撑(依次第一/二道)→开挖至基坑底→施工垫层、底板、传力混凝土→继续主体结构→待混凝土强度达到95%以上(含防水施工)，回填空隙→设置混凝土传力撑→拆除钢支撑→回收钢板桩。

2.4 深基坑支护施工技术要点

(1)旋挖灌注桩+钢支撑+水泥搅拌桩支护施工技术要点

旋挖灌注桩的钻孔设备就位后，必须平整、稳固，确保在成孔过程中不发生倾斜和偏移。应在成孔钻具上设置控制深度的标尺，并应在施工中进行观测记录。对松散或稍密的砂土、稍密的粉土、软土等易坍塌或流动的软弱土层，宜采取改善泥浆性能、加设护筒等措施。灌注桩成孔过程中出现流沙、涌泥、塌孔、缩径等异常情况时﹐应暂停成孔并及时采取有针对性的措施进行处理，防止继续塌孔。当成孔过程中遇到不明障碍物时，应查明其性质，且在不会危害既有地下管线、地下构筑物的情况下方可继续施工。宜采用间隔成桩的施工顺序。灌注桩桩孔成型后必须清除孔底沉渣，清孔后应立即灌注水下混凝土。混凝土浇筑完成后，应在混凝土终凝后，再进行相邻桩的成孔施工。

冠梁施工时，应将桩顶浮浆、低强度混凝土及破碎部分清除。冠梁施工前凿除桩头时，桩混凝土强度应大于设计强度80%以上，桩顶应凿至新鲜混凝土面，出露钢筋应平直，浇筑前必须清理干净残渣、浮土和积水。基坑开挖至腰梁位置时，凿开围护桩在腰梁位置的混凝土保护层﹐露出预埋钢筋并拔直后锚入腰梁内。腰梁高度范围的桩间隙用C20素混凝土填充。

内支撑必须严格按设计图布置，待内支撑达到设计强度要求后才能进行下一道工序。钢支撑的一端需与钢腰粱焊接牢靠(固定端)，另一端通过钢楔子与腰梁顶梁(活动端)；两端都需要φ12.9(1×3)钢绞线捆绑后固定在钢板桩/排桩上，防止碰撞松脱、坠落。

水泥搅拌桩作为止水帷幕，水泥采用强度等级42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.55，水泥掺入量不小于15%；28 d桩身水泥土无侧限抗压强度不宜小于1.2 MPa。搅拌机机架安装就位应水平，导向塔的垂直度偏差不得超过1/300，桩位偏差不得大于20 mm，桩径偏差不得大于2%。钻孔取芯检测完成后的空隙应注浆填充。

(2)钢板桩+钢支撑支护施工技术要点

钢板桩施工采用机械防噪音型电动锤，特殊地段周边环境要求较高或距离房屋较近的，可采用静压工法。沉桩时垂直度允许偏差1/150，沿基坑轴线方向允许偏差200 mm，桩底标高允许偏差500 mm，钢板桩之间应连续

锁扣咬合紧密。钢板桩不得使用已反复多次使用、变形较大的旧材料，以保证其桩身顺直，桩尖前进方向可侧削角，削角坡度1∶2～1∶4。钢板桩沉桩前宜进行防锈处理，可涂环氧煤沥青漆保护。钢板桩拔除时应一边拔桩一边采用水泥浆或中粗砂回填空隙。

(3)土方开挖施工技术要点

基坑周边地面必须做排水沟，避免地面水流入基坑内，地面必须硬化，防止地表水渗入基坑，特别是不得在基坑周边设置如厕所、洗澡房等易漏水设施。基坑开挖过程中，基坑内必须设置排水沟及集水井；雨季施工必须加强排水措施，防止地基土被水浸泡。基坑开挖必须按“分层开挖，先撑后挖”的原则施工。基坑开挖至坑底最后300 mm处，用人工开挖修整至设计底标高。基坑周边3 m范围内不得堆载，坑边严禁重型车辆通行。基坑边线3 m范围以外为20 kPa。

3 技术评价

本深基坑支护技术在该综合管廊施工中应用效果良好，按照以上技术措施实施后，深基坑支护成效理想，并对深基坑附近既有道路和建构筑物起到了保护作用。在施工过程中，旋挖灌注桩+钢支撑+水泥搅拌桩支护各地面标高监测点所测的沉降量为0.004～0.014 m，钢板桩+钢支撑支护各地面标高监测点所测的沉降量为0.004～0.016 m(见表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，说明该工程实施期间地面标高变化量很小。旋挖灌注桩+钢支撑+水泥搅拌桩支护基坑水平位移量为2～4 mm，钢板桩+钢支撑支护基坑水平位移量为5～8 mm(见表2)，与报警值30 mm和允许值40 mm相比，说明该工程施工过程中水平位移量很小。

表1 综合管廊地面沉降监测数据

续表1

表2 综合管廊基坑水平位移监测数据

从以上监测结果数据看，结合不同的周边环境和不同的地质情况，采取合理的基坑支护形式可有效地保证老城区复杂环境下综合管廊深基坑的稳定性。

4 结 语

综合管廊在城市发展建设中具有重要地位，特别是对老城区改造有提升和促进作用。但在老城区综合管廊深基坑支护时，面临的施工环境较为复杂，做好深基坑支护选型尤为重要。因此，这就需要在进行地下综合管理深基坑施工时，全面认识到深基坑支护施工的难点，充分结合地下综合管廊所面临的实际复杂情况，采取针对性的措施，全面提升地下综合管廊深基坑支护实效性。