老城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊深基坑支護(hù)施工技術(shù)

馮 照

(中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京 100150)

0 引 言

隨著我國社會生產(chǎn)水平的日益提高及城市現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，建設(shè)高質(zhì)量的地下綜合管廊是城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，特別是隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，老城區(qū)新建地下綜合管廊的迫切需要，在地下綜合管廊深基坑施工的地質(zhì)條件更為復(fù)雜，做好深基坑支護(hù)施工對于提升地下綜合管廊施工效果非常關(guān)鍵。結(jié)合廣東省江門市潮連大道升級改造工程(三期)，從老城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下地下綜合管廊深基坑支護(hù)面臨的問題分析入手，研究地下綜合管廊深基坑的支護(hù)技術(shù)要點，并針對性提出了復(fù)雜環(huán)境下地下綜合管廊深基坑支護(hù)中應(yīng)當(dāng)注意的相關(guān)問題。

1 老城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊深基坑支護(hù)面臨的問題

綜合管廊，即在城市地下建造一個地下線形空間，將電力、通信，燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理。不會出現(xiàn)由于管線管理單位各自為政，經(jīng)常開挖路面、維修管線，給市政交通帶來不便的現(xiàn)象。因此，綜合管廊是比較先進(jìn)的市政基礎(chǔ)設(shè)施，具有重要的建設(shè)意義。

綜合管廊雖然能夠?qū)崿F(xiàn)各種市政管線統(tǒng)一管理，具有便于檢修等優(yōu)點，但對于老城區(qū)復(fù)雜環(huán)境區(qū)域，綜合管廊的建設(shè)也存在問題。一是老城區(qū)建構(gòu)筑物、既有道路及地下管線較多，開挖地下綜合管廊深基坑對其影響較大；二是地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的老城區(qū)，建設(shè)地下綜合管廊對深基坑支護(hù)施工技術(shù)要求較高；三是地下綜合管廊深基坑施工過程中，周圍環(huán)境比如附近山體、既有道路荷載等對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在不利影響。

2 復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊深基坑支護(hù)施工技術(shù)要點

2.1 周邊環(huán)境分析

潮連大道為現(xiàn)狀既有道路，為縱向貫穿全島主要交通要道，車流量大，綜合管廊北側(cè)既有建筑、廠房、綠化等，場地條件較為復(fù)雜，對工程施工存在一定影響；施工前應(yīng)摸查2倍基坑開挖范圍內(nèi)的管線及周邊建構(gòu)筑物情況，做好保護(hù)措施或遷改，并對不能拆遷的建構(gòu)筑物做好第三方房屋鑒定工作。另外，場地內(nèi)分布有較多的地下管線，對工程建設(shè)亦存在較大影響，施工前應(yīng)準(zhǔn)確查明各條管線的走向及埋深，對已有管線、管道應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)或遷移措施。

2.2 地質(zhì)水文分析

地質(zhì)水文條件對綜合管廊深基坑支護(hù)形式的影響較大，該段綜合管廊地質(zhì)水文條件詳見如下。

(1)地質(zhì)條件

本場地揭露的土層主要包括：人工填土層、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉砂等。下臥基巖根據(jù)風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、中風(fēng)化帶。

其中人工填土層全場地淺表層普遍分布，厚薄不一，性質(zhì)差別較大；軟土層主要分布在場地-26.99～-0.83 m高程范圍內(nèi)，厚度較厚，是綜合管廊工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)經(jīng)過的主要土層；強(qiáng)透水的砂土層主要在海陸交互軟土層與巖石風(fēng)化層之間分布，受歷史沉積影響，砂土層分布厚度和水平位置普遍不穩(wěn)定，透鏡體較多；本場地范圍內(nèi)巖石風(fēng)化差異較明顯，基巖面較為起伏。

綜合管廊工程施工區(qū)域內(nèi)分布有人工填土、淤泥質(zhì)土、粉砂及局部為基巖風(fēng)化層等多種地層，地基持力層跨越工程地質(zhì)特征差異較大的地層，力學(xué)性質(zhì)差異較大，故場地的地基屬不均勻地基。

(2)水文條件

施工區(qū)域內(nèi)地下水類型主要為第四系孔隙潛水和基巖風(fēng)化裂隙水。

①第四系孔隙潛水

松散的填土層、砂層為本區(qū)域的主要含水層，砂層厚度較大，賦水性較強(qiáng)，其第四系孔隙水的水量亦較大，且本場地內(nèi)河道遍布，尤其河涌水在豐水汛期、漲潮期或遇天文大潮期可通過松散的第四系土層側(cè)向往低洼地勢排泄，因此基坑施工期間應(yīng)做好相應(yīng)的防滲措施。

②基巖風(fēng)化裂隙水

基巖風(fēng)化裂隙水廣泛分布于本區(qū)域深部基巖節(jié)理、裂隙中，其賦水程度主要受節(jié)理和裂隙的發(fā)育程度、基巖的含水性和透水性、巖體的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、基巖的風(fēng)化程度等影響。

本區(qū)域內(nèi)的基巖風(fēng)化裂隙水主要賦存于巖石的強(qiáng)、中風(fēng)化帶之中，而全風(fēng)化巖及土狀強(qiáng)風(fēng)化帶由于黏粒含量較高，其透水性相對較弱，水性差；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化及裂隙較發(fā)育的中風(fēng)化巖一般裂隙的貫通性較好，具導(dǎo)水性，因此透水性相對較好，屬弱、中等透水層，水性中等。

2.3 采用合理的深基坑支護(hù)形式

本工程管廊基底位于全風(fēng)化砂巖及淤泥質(zhì)土。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120—2012)，本工程基坑側(cè)壁安全等級分別為一/二級，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)r0=1.1/1.0。設(shè)計使用年限1年。

支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足基坑穩(wěn)定要求：不產(chǎn)生傾覆、滑移和局部失穩(wěn)；基坑底部不產(chǎn)生隆起、管涌；支撐系統(tǒng)不失穩(wěn)。支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受截后不發(fā)生強(qiáng)度破壞。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)工程特性、周邊環(huán)境條件和設(shè)計原則及標(biāo)準(zhǔn)，本工程采用排樁(鋼板樁、灌注樁)+內(nèi)支撐，基坑頂和坑底設(shè)置排水溝，積水及時排走，且排水溝不應(yīng)滲漏，坑底排水溝必須間隔設(shè)置集水井，及時排走溝底積水，坑底不得積水和沖刷邊坡。本工程主要的深基坑支護(hù)形式如下：

(1)旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁

該種支護(hù)形式剛度大，控制位移強(qiáng)度高，止水效果好，適用于靠近山體、既有建構(gòu)筑物，裂隙水發(fā)育，巖層地質(zhì)埋設(shè)較淺的區(qū)域。

施工步驟為：平整場地→打壓灌注樁和攪拌樁止水帷幕→開挖至支撐以下0.5 m→架設(shè)鋼支撐(依次第一/二道)→開挖至基坑底→施工墊層、底板、傳力混凝土→繼續(xù)主體結(jié)構(gòu)施工→待混凝土強(qiáng)度達(dá)到95%以上(含防水施工)，回填空隙→設(shè)置混凝土傳力撐→拆除鋼支撐。

(2)鋼板樁+鋼支撐

該種支護(hù)形式剛度小，控制位移強(qiáng)度一般，適用于一般巖層埋設(shè)較深的區(qū)域。

施工步驟為：平整場地→打壓鋼板樁→開挖至支撐以下0.5 m→架設(shè)鋼支撐(依次第一/二道)→開挖至基坑底→施工墊層、底板、傳力混凝土→繼續(xù)主體結(jié)構(gòu)→待混凝土強(qiáng)度達(dá)到95%以上(含防水施工)，回填空隙→設(shè)置混凝土傳力撐→拆除鋼支撐→回收鋼板樁。

2.4 深基坑支護(hù)施工技術(shù)要點

(1)旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁支護(hù)施工技術(shù)要點

旋挖灌注樁的鉆孔設(shè)備就位后，必須平整、穩(wěn)固，確保在成孔過程中不發(fā)生傾斜和偏移。應(yīng)在成孔鉆具上設(shè)置控制深度的標(biāo)尺，并應(yīng)在施工中進(jìn)行觀測記錄。對松散或稍密的砂土、稍密的粉土、軟土等易坍塌或流動的軟弱土層，宜采取改善泥漿性能、加設(shè)護(hù)筒等措施。灌注樁成孔過程中出現(xiàn)流沙、涌泥、塌孔、縮徑等異常情況時﹐應(yīng)暫停成孔并及時采取有針對性的措施進(jìn)行處理，防止繼續(xù)塌孔。當(dāng)成孔過程中遇到不明障礙物時，應(yīng)查明其性質(zhì)，且在不會危害既有地下管線、地下構(gòu)筑物的情況下方可繼續(xù)施工。宜采用間隔成樁的施工順序。灌注樁樁孔成型后必須清除孔底沉渣，清孔后應(yīng)立即灌注水下混凝土?；炷翝仓瓿珊?，應(yīng)在混凝土終凝后，再進(jìn)行相鄰樁的成孔施工。

冠梁施工時，應(yīng)將樁頂浮漿、低強(qiáng)度混凝土及破碎部分清除。冠梁施工前鑿除樁頭時，樁混凝土強(qiáng)度應(yīng)大于設(shè)計強(qiáng)度80%以上，樁頂應(yīng)鑿至新鮮混凝土面，出露鋼筋應(yīng)平直，澆筑前必須清理干凈殘渣、浮土和積水。基坑開挖至腰梁位置時，鑿開圍護(hù)樁在腰梁位置的混凝土保護(hù)層﹐露出預(yù)埋鋼筋并拔直后錨入腰梁內(nèi)。腰梁高度范圍的樁間隙用C20素混凝土填充。

內(nèi)支撐必須嚴(yán)格按設(shè)計圖布置，待內(nèi)支撐達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求后才能進(jìn)行下一道工序。鋼支撐的一端需與鋼腰粱焊接牢靠(固定端)，另一端通過鋼楔子與腰梁頂梁(活動端)；兩端都需要φ12.9(1×3)鋼絞線捆綁后固定在鋼板樁/排樁上，防止碰撞松脫、墜落。

水泥攪拌樁作為止水帷幕，水泥采用強(qiáng)度等級42.5級及以上的普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45～0.55，水泥摻入量不小于15%；28 d樁身水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜小于1.2 MPa。攪拌機(jī)機(jī)架安裝就位應(yīng)水平，導(dǎo)向塔的垂直度偏差不得超過1/300，樁位偏差不得大于20 mm，樁徑偏差不得大于2%。鉆孔取芯檢測完成后的空隙應(yīng)注漿填充。

(2)鋼板樁+鋼支撐支護(hù)施工技術(shù)要點

鋼板樁施工采用機(jī)械防噪音型電動錘，特殊地段周邊環(huán)境要求較高或距離房屋較近的，可采用靜壓工法。沉樁時垂直度允許偏差1/150，沿基坑軸線方向允許偏差200 mm，樁底標(biāo)高允許偏差500 mm，鋼板樁之間應(yīng)連續(xù)

鎖扣咬合緊密。鋼板樁不得使用已反復(fù)多次使用、變形較大的舊材料，以保證其樁身順直，樁尖前進(jìn)方向可側(cè)削角，削角坡度1∶2～1∶4。鋼板樁沉樁前宜進(jìn)行防銹處理，可涂環(huán)氧煤瀝青漆保護(hù)。鋼板樁拔除時應(yīng)一邊拔樁一邊采用水泥漿或中粗砂回填空隙。

(3)土方開挖施工技術(shù)要點

基坑周邊地面必須做排水溝，避免地面水流入基坑內(nèi)，地面必須硬化，防止地表水滲入基坑，特別是不得在基坑周邊設(shè)置如廁所、洗澡房等易漏水設(shè)施?；娱_挖過程中，基坑內(nèi)必須設(shè)置排水溝及集水井；雨季施工必須加強(qiáng)排水措施，防止地基土被水浸泡。基坑開挖必須按“分層開挖，先撐后挖”的原則施工?；娱_挖至坑底最后300 mm處，用人工開挖修整至設(shè)計底標(biāo)高?；又苓? m范圍內(nèi)不得堆載，坑邊嚴(yán)禁重型車輛通行?；舆吘€3 m范圍以外為20 kPa。

3 技術(shù)評價

本深基坑支護(hù)技術(shù)在該綜合管廊施工中應(yīng)用效果良好，按照以上技術(shù)措施實施后，深基坑支護(hù)成效理想，并對深基坑附近既有道路和建構(gòu)筑物起到了保護(hù)作用。在施工過程中，旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁支護(hù)各地面標(biāo)高監(jiān)測點所測的沉降量為0.004～0.014 m，鋼板樁+鋼支撐支護(hù)各地面標(biāo)高監(jiān)測點所測的沉降量為0.004～0.016 m(見表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，說明該工程實施期間地面標(biāo)高變化量很小。旋挖灌注樁+鋼支撐+水泥攪拌樁支護(hù)基坑水平位移量為2～4 mm，鋼板樁+鋼支撐支護(hù)基坑水平位移量為5～8 mm(見表2)，與報警值30 mm和允許值40 mm相比，說明該工程施工過程中水平位移量很小。

表1 綜合管廊地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)

續(xù)表1

表2 綜合管廊基坑水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)

從以上監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)看，結(jié)合不同的周邊環(huán)境和不同的地質(zhì)情況，采取合理的基坑支護(hù)形式可有效地保證老城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊深基坑的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語

綜合管廊在城市發(fā)展建設(shè)中具有重要地位，特別是對老城區(qū)改造有提升和促進(jìn)作用。但在老城區(qū)綜合管廊深基坑支護(hù)時，面臨的施工環(huán)境較為復(fù)雜，做好深基坑支護(hù)選型尤為重要。因此，這就需要在進(jìn)行地下綜合管理深基坑施工時，全面認(rèn)識到深基坑支護(hù)施工的難點，充分結(jié)合地下綜合管廊所面臨的實際復(fù)雜情況，采取針對性的措施，全面提升地下綜合管廊深基坑支護(hù)實效性。