城市综合管廊明挖基坑大直径自来水管保护实践

陈 鹏 王 艳

（1.武汉市市政道路排水工程有限公司 430000；2.武汉市市政建设集团有限公司 430000）

0 引言

在城市地下综合管廊工程建设过程中，地下管线迁改及管线保护与工程施工存在着重要的制约和依存关系。综合管廊设置于地下，多采用明挖或暗挖，施工中与其他既有市政设施交互影响。一方面需要将综合管廊结构设计内的管线迁移出去，另一方面不在结构设计内，但因结构施工距离较近，破坏原有结构层受力平衡而出现破裂或断裂，施工空间狭窄，机械设备操作时容易对既有设施管线造成破坏。如果处理不好或重视不够，就会造成地面沉陷或管线断裂，引起水电中断、通讯中断、交通拥堵，对周边居民生活带来极大的不便。尤其是正在运行中大管径自来水管，水头压力大，一旦施工中发生破坏，将危及施工人员生命安全，造成巨大的损失及恶劣的影响。如何在保护好既有地下管线前提下，确保新建地下工程安全顺利地实施，对施工过程中的保护措施提出高标准的要求。本文结合黄孝河综合管廊工程，对既有大直径自来水管的保护技术进行探究和总结，以供同类工程施工参考。

1 黄孝河综合管廊项目概述

1.1 工程概况

黄孝河综合管廊（中一路～和谐大道）工程是黄孝河综合管廊及相关道路排水工程的子项工程之一，南接中一路综合管廊、北至和谐大道综合管廊，廊管线全长4677.55m。其中：中一路～兴业路段为双舱断面（永旺段已实施），长609m；兴业路～塔子湖明渠段采用三舱断面，长1510m；塔子湖明渠～和谐大道段采用两舱断面，长2558.55m。综合管廊包括了管廊主体、管廊节点、附属设施、监控中心。低位箱涵工程，南起兴业路、北至低位箱涵泵站，全长4970m。包括箱涵主体工程、附属构筑物工程。综合管廊与低位箱涵共槽施工。施工采用明挖法施工，基坑主要位于：1-2 素填土4.9m；2-2淤泥质黏填土1.1m；3-1黏土2.3m；3-3淤泥质粉质黏土5.8m；3-4 粉质黏土夹粉土4.6m；3-5 粉土、粉质黏土、粉砂互层6.3m，施工段主要位于承压水地层之间。

根据地下管线探测，后湖大道斜穿段综合管廓（K1+020～K1+060），断面上方分布一根现状Φ1200 自来水管道，长58m。该管道属于后湖片区城市供水主管道，处于正常运行状态；管道底标高17.4～17.6m，位于设计冠梁标高19.85m 以下，对管廊结构产生一定影响。管廊及箱涵结构标准断面尺寸为BH=19.1m×8.357m，自来水管标高为：管顶标高18.6～18.8m；管底标高17.4～17.6m，管径为DN1200，外径为DN1500，管材为球墨铸铁管，见图1所示。

图1 综合管廊与自来水管位置关系图

1.2 维护结构现状

综合管廊基坑支护设计为SMW工法桩，设计冠梁顶标高为20.3m，基坑宽度为19.1m，第一道横撑顶面标高为17.1m，设计围护结构与管线交叉处距离过近，桩基施工容易破坏管道。

2 大直径自来水管原位施工保护技术

2.1 方案比选

经过对DN1200大直径自来水管的现场调查，对悬吊保护技术、托架保护技术、托架+钢筋网保护技术从可行性、安全性、工期、成本等方面进行对比分析，最终选用托架+钢筋网保护技术，托架采用立柱+型钢桁架。

2.2 立柱+型钢桁架+钢筋网保护技术

自来水管道两侧布置14 根Φ900 钻孔灌注桩，内插HN700×300×13×14 型钢作为立柱支撑，见图2 所示。纵向焊接HN656×301×12×20 型钢、横向焊接HN300×300×12×20 型钢作为支撑骨架，在横向水平型钢上铺设钢板；上部C20 通长钢筋；框架C22@800 钢筋，通长钢筋与框架焊接形整体落在立柱钢板上焊接，见图3所示。

图2 Φ900灌注桩基础平面布置图

图3 立柱+型钢桁架布置图

管道外采用钢筋保护网对其进行保护，底部保护立柱桩基础A900 钻孔灌注桩，H 型钢立柱间距为9～12m，端部间距H 型钢立柱为4m，宽为2.1m，立柱桩基础A900 钻孔灌注桩型钢截面HB700×300×13×24，灌柱桩距管道外侧净距不小于0.3m，以免造成管道外壁触碰自来水管道，见图4所示。

图4 管线保护支撑体系结构平面布置图

Φ1200 自来水管道斜穿基坑，H 型钢立柱埋入立柱桩基础，A900 钻孔灌注桩5m 深，立柱型钢至自来水管道底部。在立柱顶部水平纵向设置一道656×301×12×20 型钢焊接，立柱型钢顶部水平横向设置一道型钢300×300×12×20 支撑水平纵向型钢焊接，为线管保护支撑，支撑型钢宽2.1m，平铺10mm 厚钢板在自来水管道底部。立柱型钢内侧设置一道剪刀撑：位于基坑底标高上部3m 处、剪刀撑高2m、宽2.1m，剪刀撑材料为L125×125×12角钢，见图5所示。

图5 H型钢立柱支撑示意图

管道两侧设置钢筋笼:上部C20通长钢筋；框架C22钢筋@800，通长钢筋与框架焊接形成整体落在立柱钢板上焊接，焊缝深度和宽度要满足规范及设计要求。

Φ1200 管道斜穿基坑跨度58m，在基坑沿自来水管底部平行布置钢板托架支撑，钢板与自来水管道两侧采用C22钢筋框架间距800焊接在钢板上，保证自来水管道不被碰撞破坏，见图6所示。

图6 管道外钢筋保护网布置示意图

考虑到管道两端转角扩大基础支撑梁跨度大，中间设置一根钢格构立柱进行支撑，立柱桩采用灌注桩加格构柱。格构柱伸入灌注桩内3m 深，立柱桩钢筋伸入底板内0.55m，同时加入止水格构柱，间距0.75m，交替布置；4 根角钢400×400×10mm，焊接成格构柱，C12@1500 钢筋围绕角钢贴焊一周。格构柱顶部：L140×10 角钢与格构柱顶平焊，缀板350×250×10 焊在格构柱四面，钢板f=20紧贴格构柱支撑，顶着第一层混凝土支撑，格构柱与混凝土支撑腋下焊接钢牛腿，第二层钢支撑与格构柱联系梁规格：一字形缀板500×300×12@600与[40a槽钢焊接成纵向联系梁，与格构柱焊接成次支撑梁，一字形570×360×10 肋板布置在次支撑梁内，联系梁与钢管支撑关系：A609 钢管支撑横撑着纵向联系梁，L80×80×10mm 角钢焊接成U 形，抱住钢管支撑焊接在联系梁上，钢管支撑腋下加肋钢牛腿，钢管支撑落在纵向联系梁上，L45×45×5mm 角钢塞在钢管支撑底部、钢管支撑紧贴角钢、钢管支撑与角钢夹角缝隙用木条填实，见图7所示。

图7 横撑与纵向联系梁节点布置示意图

三轴水泥搅拌桩采用标准连续方式施工，搭接形式为全断面套接一孔施工，搭接长度均为250mm，采用上下各一次喷浆搅拌施工工艺。

SMW 工法为三轴水泥搅拌桩内插H 型钢，采用Φ 850@600 三轴桩内插H700×300×13×24 型钢，见图8所示。

图8 无法打桩处支护平面示意图

2.3 管道两端挡土板施工工艺

管道两端部位挡土工艺流程见图9所示。

图9 管道两端部位挡土工艺流程

自来水管道两端竖向设置28b槽钢挡土板，竖向间距0.28m（腰梁处不设置）。自来水管道上下部位设置水平横向热扎型钢焊接至管道上下部位（腰梁处不设置）、自来水管道底部设置300×300腰梁钢筋混凝土，纵向设置A850 厚型钢混凝土搅拌墙，基坑开挖时周边土体稳定，见图10所示。

图10 管道两端上下部分挡土板施工示意图

3 结束语

随着城市化进程的加速，市政管线的新建、扩建、维修中，“蜘蛛网”和“马路拉链”等问题日益突出。为了不影响城市居民的日常生活，在综合管廊明挖基坑工程中，必须对邻近的构筑物和地下埋置管道进行安全防护。本文主要通过对黄孝河综合管廊工程明挖大口径水管加固和防护实践，对其加固与防护的关键技术进行了论述，以期更好地为促进城市地下工程顺利建设提供参考。