城市綜合管廊巖土工程勘察要點(diǎn)分析

王小東 朱杭琦

（北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101）

綜合管廊就是地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個(gè)隧道空間，將電力、通信、燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。地下綜合管廊系統(tǒng)不僅解決城市交通擁堵問(wèn)題，還極大方便了電力、通信、燃?xì)狻⒐┡潘仁姓O(shè)施的維護(hù)和檢修。由于共同溝內(nèi)管線布置緊湊合理，有效利用了道路下的空間，節(jié)約了城市用地。

目前，現(xiàn)行國(guó)家和地方勘察規(guī)范沒(méi)有關(guān)于綜合管廊的勘察要求。本文對(duì)管廊工程勘察方案編制依據(jù)、準(zhǔn)則及勘察成果應(yīng)滿足的要求提出了一些建議。

1 工程概況

1.1 工程背景

本管廊工程采用鋼筋混凝土閉合框架結(jié)構(gòu)，整體筏板基礎(chǔ)，基底容許承載力140 kPa。本工程大部分為明槽開(kāi)挖施工，橫穿西五環(huán)段采用淺埋暗挖方式施工，基底埋深5.7～16.9 m。

1.2 工程地質(zhì)條件

本次勘察揭露地層最大深度為36.0 m，土層從上到下依次為人工堆積層 （Qml） 的黏質(zhì)粉土填土①層、雜填土①1層（在鉆孔GL132～GL136處揭露一填土坑，深8.5～11.9 m），新近沉積層 （Q42+3al+pl） 的卵石②層、粉土黏②1層、粉質(zhì)黏土②2層、細(xì)中砂②3層，第四紀(jì)全新世沖洪積層 （Q4al+pl）的卵石③層、粉土③1層、粉質(zhì)黏土③2層、細(xì)中砂③3層、卵石④層、粉土④1層、粉質(zhì)黏土④2層、細(xì)中砂④3層，第四紀(jì)晚更新世沖洪積層 （Q3al+pl） 的卵石⑤層、細(xì)中砂⑤1層、粉質(zhì)黏土⑤2層。

1.3 水文地質(zhì)條件

本次勘察期間，在34 m深度范圍內(nèi)實(shí)測(cè)到一層地下水，地下水類(lèi)型為上層滯水，水位埋深約8.8 m，標(biāo)高約64.4 m，含水層為卵石②層、細(xì)中砂②3層。

1.4 巖土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)

巖土的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)是對(duì)工程進(jìn)行巖土工程分析的基礎(chǔ)，因此，勘察工作中應(yīng)提供合理的巖土的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)值，表3中提供擬建工程部分地層的巖土物理力學(xué)參數(shù)值，以供對(duì)工程進(jìn)行巖土工程分析。

表1 巖土物理力學(xué)性質(zhì)綜合統(tǒng)計(jì)表

2 勘察方案分析

管廊工程屬于線路工程，具有與建筑、管道、基坑、隧道和城市軌道交通地下區(qū)間工程的相似屬性。不同于一般管線工程，管廊工程管徑、基礎(chǔ)埋深大，荷載要求高，針對(duì)管廊工程特點(diǎn)，管廊工程勘察可依據(jù)的規(guī)范有《巖土工程勘察規(guī)范》《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》《市政工程勘察規(guī)范》《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》等。

在管廊勘察方案編制中，應(yīng)根據(jù)管廊工程施工的不同工法，依據(jù)不同的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，管廊工程施工常用的施工工法有：明挖、暗挖、盾構(gòu)等，對(duì)應(yīng)的勘察依據(jù)規(guī)范如下。

明挖法施工管廊：國(guó)家《巖土工程勘察規(guī)范》中的基坑工程、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》；

暗挖和盾構(gòu)法施工管廊：國(guó)家《市政工程勘察規(guī)范》中的隧道工程、《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》中的地下區(qū)間工程。

3 巖土工程分析及方案建議

管廊工程具有埋深大、線路長(zhǎng)、對(duì)地基的不均勻沉降及結(jié)構(gòu)受力較敏感等特點(diǎn)。因此，對(duì)管廊工程巖土工程分析及方案建議應(yīng)結(jié)合上述特點(diǎn)進(jìn)行。除了地基基礎(chǔ)方案外，還應(yīng)根據(jù)管廊的不同施工工法進(jìn)行不同側(cè)重的巖土工程分析。明挖法施工管廊的巖土工程分析類(lèi)似于基坑工程，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注基坑支護(hù)方案及地下水的影響及控制措施。暗挖、盾構(gòu)法施工管廊巖土工程分析類(lèi)似于隧道、地下區(qū)間工程，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注圍巖穩(wěn)定性問(wèn)題。此外，明挖法與暗挖、盾構(gòu)工法在工程施工中所面臨的問(wèn)題也不同，應(yīng)分別分析評(píng)價(jià)。以下將以北京市永引南路綜合管廊工程為例，對(duì)該工程進(jìn)行巖土工程分析及建議。

3.1 地基基礎(chǔ)方案分析及建議

管廊主體施工都是分節(jié)澆筑或者拼裝的，整體性較差，對(duì)地基的不均勻沉降及結(jié)構(gòu)受力敏感，對(duì)地基的穩(wěn)定性和均勻性要求較高。因此，在分析管廊工程地基基礎(chǔ)方案時(shí)，除地基土承載力外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注地基土的均勻性及穩(wěn)定性。

本工程管廊主要持力層為卵石層，天然地基能滿足設(shè)計(jì)要求。在局部填土厚度達(dá)8.5～11.9 m時(shí)，填土主要成分為碎石及建筑垃圾。人工填土堆積時(shí)間短、成分復(fù)雜、分布不均勻、力學(xué)性質(zhì)差異大，不宜直接作為地基持力土層，需進(jìn)行地基處理?？紤]到管廊工程特點(diǎn)、工程周邊環(huán)境及填土常用地基處理方法，可供選擇的地基處理方法為換填處理和有擠密作用的復(fù)合地基。

因管廊工程對(duì)地基的不均勻沉降及結(jié)構(gòu)受力敏感，需將填土全部挖除換填，但考慮換填經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題，換填法地基處理?yè)Q填厚度一般不超過(guò)3.0 m，本工程該區(qū)域采用換填處理方案顯然不夠經(jīng)濟(jì)合理，故建議采用有擠密作用的地基處理方案，如柱錘沖擴(kuò)樁、振沖碎石樁等。

3.2 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、基坑支護(hù)方案及建議

明挖管廊工程的邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及基坑支護(hù)建議可參考以往明挖管線工程，基坑支護(hù)方案的選擇在滿足規(guī)范要求的前提下，應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地周邊環(huán)境條件及場(chǎng)地地層特點(diǎn)選擇經(jīng)濟(jì)合理、安全度高的方案。

本工程明挖段基礎(chǔ)埋深約5.7～16.9 m，在樁號(hào)約2+730～2+830、2+910～3+010段基坑開(kāi)挖深度＞15 m，該段基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)，其余明挖段基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)。

基坑側(cè)壁地層主要為人工填土，新近沉積的卵石②層、粉土②1層、粉質(zhì)黏土②2層、細(xì)中砂②3層、卵石③層。

擬建管廊南側(cè)與既有建構(gòu)筑物距離較近，不具備放坡條件，建議采用護(hù)坡樁進(jìn)行支護(hù)；管廊北側(cè)場(chǎng)地開(kāi)闊，當(dāng)基坑深度≤15 m時(shí)，可采用放坡+土釘墻或錨桿的支護(hù)方案，坡比按1∶1.25～1∶1.50考慮，基坑深度＞15 m時(shí)建議采用護(hù)坡樁支護(hù)。

由于本場(chǎng)地卵石粒徑較大，最大粒徑約500 mm，護(hù)坡樁施工時(shí)應(yīng)選用合理的成孔工藝保證在卵石層中順利成孔。卵石、砂土層在圍護(hù)樁成孔時(shí)易發(fā)生塌孔，給成孔造成不利影響。另外，上述土層遇水飽和，易在邊坡部位形成流砂、管涌等滲透破壞，造成基坑坍塌，對(duì)支護(hù)體系不利。

3.3 地下水影響評(píng)價(jià)及控制措施

對(duì)于明挖及暗挖施工的管廊工程，地下水問(wèn)題是管廊工程施工中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。包括查明地下水位、類(lèi)型、埋藏條件及變化幅度等，分析評(píng)價(jià)地下水對(duì)擬建管廊的影響。

管廊工程屬于線路工程，對(duì)于一些線路長(zhǎng)度較大的管廊，沿線地層可能具有一定的差異，進(jìn)而地下水分布也存在一定差異性。在勘察工程中，需要控制合理的測(cè)水孔的間距，保證準(zhǔn)確反映管廊沿線地下水條件。

本次勘察期間，在30 m深度范圍內(nèi)觀測(cè)到一層地下水，地下水類(lèi)型為上層滯水 （一），地下水埋深約8.80 m，標(biāo)高約64.4 m， 該層上層滯水主要分布于擬建管廊起點(diǎn)位置附近，標(biāo)高與管廊底板標(biāo)高相近。該層上層滯水分布范圍較大，沿管廊走向長(zhǎng)度約500 m。分析其成因，主要由于該段地層上部存在一層粉質(zhì)黏土隔水層，又管廊北側(cè)與永定河引水渠距離較近，推測(cè)地下水主要來(lái)源于永定河引水渠側(cè)向滲漏。對(duì)于該段上層滯水，水量不大時(shí)可采用明排疏干，若水量較大，當(dāng)明排疏干無(wú)法滿足設(shè)計(jì)降水要求時(shí)可采用管井降水或結(jié)合截水帷幕。而其他地段上部為厚層的卵石，無(wú)穩(wěn)定隔水層，上部無(wú)地下水存在條件。

4 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家沒(méi)有對(duì)管廊工程勘察制定相應(yīng)規(guī)范之前，建議采用明挖法施工的管廊工程勘察可參考國(guó)家《巖土工程勘察規(guī)范》中的基坑工程及《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》；采用暗挖法、盾構(gòu)法施工的管廊工程勘察可參照國(guó)家《市政工程勘察規(guī)范》中的隧道工程、《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》中的地下區(qū)間工程，同時(shí)，結(jié)合地基復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)施工方案、埋深等因素綜合確定。對(duì)管廊工程的巖土工程分析應(yīng)針對(duì)不同工法，結(jié)合擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行有針對(duì)性論述。