城市綜合管廊超深基坑開挖支護技術探討

馮亞麗 （中交第四公路工程局有限公司，北京 100000）

1 發(fā)展現狀

隨著經濟發(fā)展。人民生活水平不斷得到改善。各方面要求基礎設施功能性越來越多，所需要城市地下管線數量日益擴大，地下空間的使用也需日益完善。根據發(fā)達國家的發(fā)展經驗，地下綜合管廊的建設是解決上述問題的有效途徑。將各種電力、通信、給排水管道整合在一起，然后建立在城市道路地下空間的集約隧道，提高城市地下空間利用率。

城市地下管線廊道基坑支護技術是最重要的技術內容之一，施工技術的好壞將直接影響到城市地下管線廊道的質量。為了保證施工人員的安全，避免對周圍環(huán)境和建筑物的過度影響，保證城市地下管線廊道的順利發(fā)展，有必要對基坑支護技術進行研究。

2 工程概況

本工程為赤峰市中心城區(qū)綜合管廊PPP項目（八家西組團綜合管廊建設工程），管廊主干線路由大板路和巴林大街組成，次干線由經棚路、支八街及天山路組成，支線路由玉龍大街和王府大街組成。各級綜合走廊連接成環(huán)形走廊，全長約15km。主要工程內容是在赤峰市地下建造一個隧道空間，將各種工程管線集于一體。入廊管線有電力電纜、通信電纜、給水管線、中水管線、熱力管線、廣播電視等專業(yè)管線。有專門的維修口、進料口和監(jiān)控系統，實行統一規(guī)劃、統一設計、統一建設、統一管理，是城市運行的重要基礎設施和生命線。

而本項目最大難點就是深基坑開挖與支護。深基坑主要是指基坑開挖深度大于或等于5m，其地質及周圍環(huán)境因素十分復雜，主要表現出以下特點：深基坑支護作為臨時結構，其安全性相對較低；隨著開挖深度的不斷增加，支護施工難度也會增大；具有非常明顯的特點，在實際的支護中，設計和施工不僅與地質條件有關，而且與基坑周圍環(huán)境有一定的關系；基坑工程作為系統工程，其時空效應較強，具有環(huán)境效應。本工程最深基坑達到14.4m，屬于超深基坑，下面將對本工程的超深基坑開挖支護施工技術的應用進行探討。

3 超深基坑開挖支護技術

3.1 超深基坑開挖技術

在開挖基坑的過程中不對既有地上地下管線等造成破壞，開挖嚴格按照設計圖紙的結構尺寸進行，尤其是在開挖前和開挖后做好防排水工作，開挖完成后支護要及時，不留安全隱患。開挖順序是從上至下，從前至后，分層開挖。開挖方法是全斷面開挖，遵循“分區(qū)、分塊、分層、對稱、限時、限量”原則進行施工，確?；拥陌踩Ｃ恳欢蔚拈_挖長度根據管廊廊體的伸縮縫而定，一般為25m，開挖至第二級坡頂時留出1m寬碎落臺。確定二級邊坡開挖線。第一級邊坡坡度為1∶1，第二級邊坡坡度為1∶0.2，第二級邊坡的垂直高度根據開挖的總深度而定，當開挖總深度H≤8.4m時第二級邊坡的垂直高度為5m，當開挖總深度8.4≤H≤11.4m時第二級邊坡的垂直高度為7.4m，當開挖總深度11.4≤H≤14.4m時第二級邊坡的垂直高度為7.9m。開挖時在出料方向修筑便道，保證載重汽車順利上下。土方采用自卸車運至指定位置。

3.1.1 基坑開挖方法

①基坑開挖采用人工配合挖掘機的方式開挖，開挖前現場技術人員向挖掘機司機詳細交底，開挖時設專人指揮，時刻測量基底高程和寬度。防止超挖和欠挖?；娱_挖的邊坡坡率根據土質和基坑深度進行確定，特殊條件限制地段邊坡坡率需調整，同時加強支護，兩側邊坡在開挖至第一臺階處分別設置碎落臺，具體按施工圖紙及規(guī)范要求操作。為確?；淄寥澜Y構不被擾動和破壞，在機械開挖到基底時，應預留30cm待人工清除。開挖基底時，應嚴加管控基底高程、寬度及平整度，嚴禁基底土壤遭受擾動或者破壞。

圖1 施工現場具備自然放坡條件且開挖深度≦8m

②基坑開挖時為防止邊坡坍塌，應采取有效措施保持邊坡的穩(wěn)定。排水溝、集水坑（井）應安排在基礎外。積水及時抽出，基坑坡頂設置截水溝，防止地面水流入基坑。排水溝縱坡同基坑縱坡一致，截面尺寸300×300mm。每隔40m設一個集水井，尺寸為800×800×1000mm?；A水通過排水溝收集到集水井，然后由潛水泵均勻排放。

③地質條件良好，土壤均質，地下水位低于基準面高程。挖方深度在5m以內，開挖后暴露時間不超過20d，基坑上層與下層之間的臺階距離控制在50m以內，以第二臺階為挖機輔助工作層，開挖第二層基坑，同時考慮作為汽車運土及臨時工作層。開挖完第一層必須鋪好便道，保證自卸卡車順利上下。

④雨季施工時，盡量縮短開槽長度。并作好防排水措施。遇雨水泡槽后，應盡快采取措施，排積水，去淤泥。采取合格材料回填，達到平衡溫度。如鋪墊不均勻將導致不均勻沉降。

圖2 施工現場受條件限制無法自然放坡且開挖深度8m以上

⑤除管廊結構寬度外，管廊底部開挖寬度，兩側各拓展80cm～120cm工作面寬度?；娱_挖結束后，立馬進行主體結構施工，在施工的整個過程中應及時對結構的穩(wěn)定性狀況進行觀察。

3.1.2 基坑土方堆放方法

在開挖時應考慮利用土方的堆放位置。堆放位置應選擇施工紅線以外，范圍較大且周圍環(huán)境不受影響和限制的空地，距離堆土地距離不小于5m，方便進料、堆料和施工。

3.2 超深基坑支護技術

3.2.1 鋼筋網+噴射混凝土+土釘組合支護技術

圖3 開挖總深度H≤8.4m

適用于基坑深度不大于8.4m的路段，放坡高度計土釘的豎向分布宜根據實際施工條件調整，應避開周邊雨、污水管，但放坡高度不應大于3m。第一道土釘距坡頂豎向間距不得大于0.5m，土釘豎向間距不得大于1.5m。施工每次開挖深度為該層土釘下300mm，土釘平面布置形式如右圖，加強筋Φ18，面層鋼筋網φ8@200，鋼筋搭接長度達到300mm或以上，土釘與面層連接構造采用L筋。

3.2.2 鋼筋網+噴射混凝土+土釘+預應力錨索組合支護技術

圖4 開挖總深度8.4≤H≤14.4m

適用于基坑深度8.4m＜H≤14.4m的路段。施工每次開挖深度為該層土釘下300mm。土釘平面布置形式同上，加強筋Φ18，面層鋼筋網φ8@200。鋼筋搭接長度達到300mm以上，土釘和面層連接構造采用L筋加固，如右圖。預應力錨索施工時，鉆孔深度應超過錨索設計長度0.5m～1m。預應力錨索水平間距是1.5m，采用預應力錨索fpk=1860kPa。一束為7φ5鋼絞線，使用機械鉆孔，孔徑150mm。利用二次注漿工藝，并使用純水泥漿。一次注漿水灰比0.38～0.45，常壓注漿（0.50～0.80MPa）；二次注漿液水灰比 0.4～0.50，注漿壓力應不小于2.5MPa。按照設計總說明要求，應采用預應力錨索的張拉和鎖定。

圖5 節(jié)點圖

3.2.3 拉森鋼板樁+預應力錨索支護技術

由于部分路段的管廊施工靠近居民小區(qū)和高壓電桿，且不具備放坡開挖條件。當管廊一側因距離構筑物較近無法自然放坡開挖時，支護形式采用鋼板樁加預應力錨索支護；管廊兩側均受構筑物影響無法自然放坡時，支護形式采用鋼板樁加對錨桿支護。

使用鋼板樁單側支護時，利用9m或12m長的III號拉森鋼板樁和預應力錨索，圍欄距地面2m。拉森鋼板樁用升降機就位后采用履帶式液壓挖土機KATO-1250或KATO-1430帶VH-3000或VH-4500的液壓振錘機施打。

①開挖應采取分層分段對稱進行。在開挖期間控制好“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個要點，遵循“豎向分層、縱向分段、先支后挖”的施工原則。

②在開挖過程中先掏槽2m深安裝鋼圍檁、預應力錨索，以盡早對圍護結構進行支撐。人工開挖基底上30cm部分土壤。對最后一次開挖嚴加管控，禁止超挖。

③地下滲水或者雨水應安排水泵及時排出基坑。并在基坑兩端設置截水溝和排水溝。

④土方開挖施工中，及時檢測周圍環(huán)境。并按照事先編制的檢測方案實施，并及時把信息反饋回來，起到指導施工作業(yè)的作用。

⑤考慮到長鋼板樁，在鋼板樁在應用過程中傾斜到一側。因為傾斜誤差的累積不容易被糾正，則難以控制鋼板樁壁的平面度。因此，準備采取屏風式打入法進行施工。屏風法不易產生屈曲扭轉，施工高精度且容易閉合。在施工期間，10φ20鋼板樁將被插入到導架內，使其呈屏風狀，然后再打。如果鋼板樁不能一次進入，就必須采用引洞。

⑥鋼板樁施工順序：鋼板樁位置的定位放線→安裝吊機挖基坑→安裝導梁→施打鋼板樁，如無法打入需進行長螺旋引孔施打→拆除導梁→設置圍檁，安裝預應力錨索→開挖至基底→人工清底→排水溝及集水井施工→管廊主體施工→拔除鋼板樁。

3.2.4 鋼筋混凝土排樁支護技術

管廊單側受構筑物影響且無法使用鋼板樁加預應力錨索支護時，采用鋼筋混凝土排樁支護。根據巖土工程勘察報告，采用旋挖鉆進行混凝土樁施工，該法適用于地下水位以上的一般性黏性黏土、砂以及人工填土地基土質支護。使工程質量和進度得到充分的保證。采用鉆孔灌注樁作為排樁支護，排樁排列是一條直線，以便開挖后坑壁整齊。樁的施工應間隔兩根，按樁號的次序先是 1、4、7、10 號，然后再 2、5、8、11號。

3.3 超深基坑監(jiān)測

整個基坑監(jiān)測過程大致為分為5項。土體監(jiān)測內容；監(jiān)測點布設；監(jiān)測方法；監(jiān)測頻率和報警值界定。

坡頂水平和垂直位移監(jiān)測是土體監(jiān)測內容的一部分。監(jiān)測點布設基準點為設計院提供的三維坐標控制點，經導線復測，控制點滿足基坑監(jiān)測要求，可以用于基坑監(jiān)測。使用50cm長的A8鋼筋埋入地下作為觀測點，橫向距開挖線2m、縱向每隔20設置一個觀測點，基坑兩側對稱布置；觀察方法為水平位移采用坐標法，使用全站儀進行；垂直位移采用高程法，使用水準儀進行；監(jiān)測頻率為水平位移和垂直位移同時進行監(jiān)測，開挖過程中每天2次，開挖結束后三日內每天2次，三日后至七日內每天1次，無明顯位移時，可適當延長觀測周期，每5～10天一次。報警值界定為基坑監(jiān)測報警值以累計變化量和變化速率并結合沉降裂縫觀測進行控制，水平垂直位移值設為25mm和連續(xù)3日大于2mm/d，水平垂直沉降裂縫寬度大于10mm時應立即報警。

圖6 監(jiān)測點布置圖

4 地下綜合管廊深基坑施工控制

4.1 施工前控制

項目啟動前，必須制定詳細的施工方案，并詳細了解當地地質情況?？茖W、合理、可行的施工方案是施工前控制非常重要的手段。

4.2 施工中控制

首先設置排水溝再進行土方開挖，施工降水階段，還必須考慮附近地面的沉降可能性，對建筑物和地下管道進行實時監(jiān)控，防止事故的發(fā)生。其次是分層開挖必須嚴格執(zhí)行相關措施，科學合理的結合實際情況展開。第三是深基坑支護結構的控制系統，必須防止邊坡不穩(wěn)定可能造成的安全隱患，施工過程必須禁止大型重型車輛在基坑邊行走，及時清理周圍的其他負載，防止引起坍塌。

4.3 檢查與驗收

在施工過程中，必須注意質量，每道工序都要嚴格檢查，及時消除周圍危險，杜絕盲目施工。嚴格按照深基坑施工規(guī)范和驗收標準組織工程驗收。

5 結語

綜上所述，城市綜合廊道的建設可以提高市政設施的整體水平，保證地下空間資源的充分利用，帶來許多社會效益。而城市綜合管廊超深基坑開挖支護技術也是未來發(fā)展的趨勢，希望通過對本項目超深基坑開挖支護技術的探討能夠給同類項目帶來借鑒。