地下綜合管廊不均勻沉降治理與施工技術(shù)

余增兵 陸榮韓

（華藍(lán)設(shè)計（集團(tuán)）有限公司，廣西南寧 530012）

從我國城市發(fā)展情況中能夠看出，在市政建設(shè)初期，往往不會對城市地下管網(wǎng)需求量進(jìn)行全面考慮，傳統(tǒng)架空式和直埋式管線設(shè)計時，會出現(xiàn)道路重復(fù)開挖、架空線路密集等問題，增加了相關(guān)問題的出現(xiàn)概率?，F(xiàn)階段，綜合管廊概念得到了普及應(yīng)用，能夠滿足特殊區(qū)域的需求，并搭配地下通道、停車庫等，增加了城市地下空間的利用率。但由于管廊設(shè)計較長，容易出現(xiàn)沉降問題，使得管廊沉降預(yù)防成為新的技術(shù)研究對象。

1 工程概況

為了方便研究，本文以某城市中心的綜合管廊為研究對象。該管廊由電力倉和管道倉構(gòu)成，屬于雙倉式管廊內(nèi)容，綜合管廊布置在道路綠化帶下方，管廊實際高度為3.2 m，寬分別為2.6、2.5 m。實際覆土厚度為2.0 m，埋深為5.5 m。在墻的兩側(cè)和墻下布置應(yīng)力管樁時，布置間隔為4～4.5 m，管樁直徑常見的有500 mm和400 mm。樁端持力層設(shè)計中，主要以強、中風(fēng)化花崗巖為主，實際樁長度在23.5～35 m范圍內(nèi)，常見的單樁承載力為2 000 kN和1 500 kN。

根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)，中心段K5+648～882段的廊溝結(jié)構(gòu)沉降比較明顯，且處于不均勻側(cè)向斜沉狀態(tài)，沉降側(cè)向人行道以及綠化帶。該管廊建設(shè)時，總共消耗兩年時間，在應(yīng)用時，出現(xiàn)了頂板和底板錯臺現(xiàn)，以及倉內(nèi)積水等，導(dǎo)致管廊無法正常應(yīng)用。具體病害位置為T4和T5管節(jié)（K5+882）、T6和T7管節(jié)（K5+824.1）、T12和T13管節(jié)（K5+678.8）等。另外，在伸縮縫部位管節(jié)出現(xiàn)明顯的錯臺現(xiàn)象，橡膠止水帶也存在拉裂問題，影響管道倉和電力倉排水通暢度。

2 地下綜合管廊不均勻沉降出現(xiàn)的原因

（1）地質(zhì)原因。

由實際勘察報告可知，K5+648～882段的管廊下部淤泥層厚度范圍為17.0～23.0 m，證明該層土含水量本身偏高，承載力有限，具備良好的可壓縮性，抗剪強度不足，容易出現(xiàn)壓縮變形現(xiàn)象。在回填土出現(xiàn)荷載作用后，淤泥層也會出現(xiàn)固結(jié)壓縮變形現(xiàn)象，對樁基形成負(fù)摩擦力，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管樁豎向承載力大幅下降。由管廊基礎(chǔ)研究可知，在覆土重量以及管倉結(jié)構(gòu)等作用下，整體沉降幅度明顯偏大，且處于不均勻沉降狀態(tài)[1]。

（2）施工不當(dāng)。

由于樁端持力層標(biāo)高出現(xiàn)明顯變化，施工管理工作存在欠缺現(xiàn)象，部分樁沒有進(jìn)入設(shè)計持力層中?；诠軜妒┕そ嵌?，存在明顯的樁偏位現(xiàn)象，導(dǎo)致樁基承載力明顯下降。出現(xiàn)樁基偏位現(xiàn)象后，樁頭以及底板的連接存在問題，樁基和基底土層間的沉降也會產(chǎn)生差異，容易導(dǎo)致樁頭頂穿底板。

3 地下綜合管廊不均勻沉降加固方案的選擇

3.1 地基加固方案對比

（1）高壓旋噴樁方案。

在旋噴樁制作過程中，主要借助鉆機將旋噴注漿管以及噴頭鉆到樁底設(shè)計高程上，將預(yù)先配置好的漿液借助高壓發(fā)射裝置賦予液流較大能力，最終從注漿管附近的噴嘴中噴出，形成一股能量高度集中的液流，對土體產(chǎn)生破壞。在實際噴射過程中，鉆桿邊的旋轉(zhuǎn)邊得到了明顯提升，能夠保證漿液和土體得到充分?jǐn)嚢?，在土體中形成柱狀固結(jié)體，保證地基得到加固。相比之下，由于高壓旋噴樁施工質(zhì)量控制過程較為復(fù)雜，施工過程中會產(chǎn)生大量廢棄泥漿，增加了排污的工作量，且管廊內(nèi)部的施工空間不大，無法適用高壓旋噴樁進(jìn)行地基加固操作。

（2）錨桿靜壓樁方案。

實際錨桿靜壓樁應(yīng)用過程中，能夠體現(xiàn)較大優(yōu)勢。

①設(shè)計理論成熟度較高，加固效果可以通過定量計算得出具體結(jié)果。

②施工裝置輕，作業(yè)面積小，可以在有限空間中進(jìn)行施工操作。

③能耗有限，施工時不會出現(xiàn)震動和噪聲現(xiàn)象，不會對環(huán)境產(chǎn)生影響。

④壓樁施工時間較短，消耗的費用也較低。

（3）方案選取。

相關(guān)工作人員需要對管廊實際結(jié)構(gòu)特點和沉降情況進(jìn)行深入分析，明確其優(yōu)缺點，并對抗壓和抗拔要求進(jìn)行考慮，最終選擇應(yīng)用錨桿靜壓樁方案開展管廊基礎(chǔ)設(shè)計操作。封裝工作完成后，需要設(shè)置反壓錨板，并借助化學(xué)錨栓等裝置與底板實現(xiàn)錨固，最終將樁和基礎(chǔ)底板的協(xié)同承載能力體現(xiàn)出來[2]。

3.2 錨桿靜壓樁設(shè)計參數(shù)

在樁位布置過程中，艙內(nèi)設(shè)置了2排錨桿靜壓樁，管道倉以及電力倉邊墻側(cè)樁的距離為2.8 m和4 m，與隔墻側(cè)樁之間的距離為8 m。由于受到艙內(nèi)管線的限制，樁位與邊墻之間的距離分別為1 m和0.95 m。從具體施工現(xiàn)場情況能夠了解到，該工程總共需要設(shè)計100根錨桿靜壓樁。在錨桿靜壓樁技術(shù)參數(shù)確認(rèn)上，預(yù)制方樁規(guī)格為250 mm×250 mm，實際樁段長度在2 m左右。在樁身混凝土強度維護(hù)中，主要應(yīng)用C30混凝土，通過角鋼電焊形式對各樁進(jìn)行焊接，保證單樁承載力在200 kN以上，平均樁長為20 m。

3.3 結(jié)構(gòu)處理

受不均勻沉降問題的影響，容易導(dǎo)致系統(tǒng)中的部分結(jié)構(gòu)受到破壞，按照損壞程度進(jìn)行處理，主要涉及的內(nèi)容包括：

（1）裂縫灌漿。

主要用于解決管廊頂部由于不均勻沉降而導(dǎo)致的裂縫現(xiàn)象，但并不存在大塊剝落情況。

（2）除銹、環(huán)氧樹脂砂漿修補。

在管廊頂部以及變形縫位置，倘若已經(jīng)出現(xiàn)混凝土剝落或者是鋼筋腐蝕問題，可以采用該方式進(jìn)行處理。

（3）混凝土底板的破損修復(fù)。

混凝土結(jié)構(gòu)底板出現(xiàn)低樁頭頂裂現(xiàn)象后，需要借助該種方式進(jìn)行修復(fù)如果破損鋼筋出現(xiàn)上鼓變形問題或底板滲漏水部位遭到破壞，可以應(yīng)用該方式進(jìn)行修復(fù)。在此過程中，工作人員可以選擇先將破損混凝土和凸出物去除，安裝好鋼筋后執(zhí)行灌漿料澆筑任務(wù)，保證主體操作的完整性。

4 具體施工技術(shù)要求和方法

4.1 錨桿靜壓樁施工

在壓樁孔鉆鑿成孔以及錨桿埋設(shè)過程中，工作人員可以直接在原來底板位置應(yīng)用風(fēng)鎬實現(xiàn)成孔開鑿，孔的上口尺寸為350 mm×350 mm，下口尺寸為300 mm×300 mm。底板鋼筋從中間被切斷后，可以彎折在孔壁附近，封樁后可及時將其恢復(fù)。

壓樁操作時，具體樁段可以委托工廠進(jìn)行預(yù)制操作，樁身混凝土滿足設(shè)計強度的70%后，方可轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場，準(zhǔn)備壓樁前的相關(guān)工作程序。對于壓樁架的應(yīng)用，需保證其時刻處于垂直狀態(tài)，并將錨固螺栓中的螺帽擰緊，保證千斤頂和樁軸線處于統(tǒng)一垂直平面中。壓樁施工時，軸心受壓不能中斷，一旦發(fā)現(xiàn)偏移問題，工作人員應(yīng)及時對其進(jìn)行調(diào)整。壓樁施工中，不能出現(xiàn)長時間停頓問題，并保證一次到位，如果遇到必須中途停頓現(xiàn)象，可以將其停留在軟土中。

執(zhí)行接樁操作時，工作人員還應(yīng)保證下節(jié)樁和下節(jié)樁的軸線完全一致，盡可能保證接樁時間的短暫，此時各個工序之間的配合度也要處于較高狀態(tài)。接樁時，上節(jié)和下節(jié)應(yīng)保持對準(zhǔn)狀態(tài)，保證街頭接觸面的受力才能均勻。在焊接過程中，工作人員需要清理鋼表面的銹跡，強化滿焊質(zhì)量。

4.2 結(jié)構(gòu)處理

（1）裂縫處理。

相關(guān)工作人員可以先使用鋼絲刷等將表面的灰塵和污染物等清理干凈，再使用毛刷蘸取適量丙酮等有機溶液，沿裂縫處進(jìn)行擦拭，之后再進(jìn)行清洗，保證其干燥程度。

（2）埋設(shè)灌漿嘴。

實際工作中，將專業(yè)的灌漿嘴埋設(shè)搭配混凝土外表面。

（3）封縫操作。

沿著裂縫兩側(cè)20 mm左右的位置開展環(huán)氧樹脂膠涂抹操作，在此過程中，環(huán)氧樹脂膠的涂抹必須保證均勻，實際涂抹厚度不能超過2 mm。

（4）灌漿操作。

工作人員可借助相關(guān)灌漿器材向灌漿嘴中壓入漿液。漿液從相鄰漿嘴中出漿后，開始進(jìn)行漿嘴密封操作，之后再次從進(jìn)漿嘴中注入，以此類推。開展除銹以及環(huán)氧樹脂砂漿修補操作前，需要將露筋部位松散混凝土全部清理干凈，鋼筋除銹操作結(jié)束后，利用環(huán)氧樹脂砂漿執(zhí)行修補和密封操作。

4.3 管道頂升

某個區(qū)域出現(xiàn)明顯的沉降問題后，相關(guān)工作人員需要根據(jù)管廊結(jié)構(gòu)沉降數(shù)據(jù)以及管道應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果管道應(yīng)力值處于較高狀態(tài)，為了確保管道的運行安全，需要對管道現(xiàn)場情況進(jìn)行深入分析，了解固定支架位置，查看是否因為沉降現(xiàn)象對管道產(chǎn)生了更大的拉力，最終導(dǎo)致管道變形。在固定支架限位方面研究中，工作人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況，將管道支架實際布置位置反映在沉降數(shù)據(jù)圖上，可以直接將沉降對管道產(chǎn)生的影響展示出來。另外，在施工時，需要將目標(biāo)看作釋放管道因結(jié)構(gòu)沉降增加的應(yīng)力，此時需要在固定支架切除前進(jìn)行水平方向限位固定操作，保證管道只能在豎直方向進(jìn)行移動，避免對管線產(chǎn)生影響。在頂升施工上，管道頂升需要對支架位置提升情況進(jìn)行準(zhǔn)確計算，需從最低點開始，向兩側(cè)開展，保證能夠緩慢進(jìn)行管道抬升施工，不能直接抬到最高位置，避免對管道產(chǎn)生二次傷害。

5 結(jié)語

綜上所述，由于地下綜合管廊裝置位于地下，一旦出現(xiàn)問題，處理難度較高。因此，在實際工程建設(shè)過程中，工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行，并嚴(yán)格管理。針對深厚軟土以及回填土工程的建設(shè)，由于物理學(xué)性質(zhì)不明顯、回填過程中存在的摩擦阻力，應(yīng)保證樁基進(jìn)入持力層中，降低沉降變形問題的出現(xiàn)概率。