城市道路地下綜合管廊深基坑開挖與支護施工工藝研究

摘要 常規(guī)的綜合管廊深基坑開挖與支護結(jié)構(gòu)多為相互獨立，支護的覆蓋面積較大，導(dǎo)致荷載比減少，為此該文提出對城市道路地下綜合管廊深基坑開挖與支護施工工藝的設(shè)計與分析研究。結(jié)果表明：在7.62m、9.20m和10.25m三個挖掘深度背景下，針對隨機選定的6個測點，最終得出的荷載比均可以達到5.5以上，說明此次設(shè)計的綜合管廊深基坑開挖與支護施工效果得到了明顯的提升，進一步確保了施工建設(shè)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 城市道路；地下綜合管廊深基坑；挖掘加固；支護施工；管廊接入；基坑防護

中圖分類號 TU473 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0094-03

0 引言

近年來，在城市化進程的推進背景下，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的壓力隨之增大。地下綜合管廊的建設(shè)，尤其是深基坑的施工，由于開挖深度大、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、支護覆蓋性多變且常需穿越各種地質(zhì)條件，對施工技術(shù)和管理水平提出了極高要求。當前較為常見的深基坑挖掘與支護處理形式一般以點位式為主，雖然可以實現(xiàn)預(yù)期的施工目標，但是存在較多的不可控問題，例如深基坑塌陷、坑體下沉等[1]。為解決該問題，該文提出對城市道路地下綜合管廊深基坑開挖與支護施工工藝的分析與研究。

1 工程概況

該文選定宿遷市高鐵商務(wù)區(qū)路網(wǎng)工程綜合管廊深基坑施工作為測試的目標對象。廣州路路段的道路紅線寬度為40 m，預(yù)設(shè)的單艙管廊長為1 851 m。而富康大道當前設(shè)定的道路紅線寬度為35 m，單艙管廊長預(yù)設(shè)為560 m[2]。廣州路的單艙管廊主線凈斷面為3.0 m×3.5 m，富康大道的單艙式綜合管廊凈斷面為3.0 m×3.5 m。當前結(jié)合上述的施工需求及標準，進行管廊深基坑的挖掘和支護處理。

2 設(shè)計道路地下管廊深基坑開挖與支護工藝

2.1 測量定位

根據(jù)管廊的設(shè)計標準與結(jié)構(gòu)，在施工現(xiàn)場設(shè)置基準點。利用全站儀測定基準坐標（X，Y，Z），以基準點為基礎(chǔ)，建立施工控制網(wǎng)[3]。使用三角測量法，布設(shè)加密控制點位，將控制點間的相對位置通過坐標轉(zhuǎn)換，計算出兩點之間的定位距離[4]。見公式（1）所示：

式中，D——定位距離（m），x1、x2——橫向距離差（m），y1、y2——屬性定位距離（m）。完成點位設(shè)定之后，對開挖邊界放樣。將管廊的開挖邊界線放樣到地面上，將測量控制點坐標與地面重合，在坐標上標定出確定開挖的邊界點和具體位置。

2.2 分段土方開挖與臨邊防護

此次針對實際的施工處理需求，進行土方開挖及臨邊防護處理。遵循“開槽支撐，先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，采用分段分層開挖到底的形式進行處理[5]。預(yù)設(shè)放坡系數(shù)為1∶0.85，初始第一段設(shè)定向下開挖6.27～7.0 m之間，第二段向下開挖7.0～12.35 m

之間，具體的分層分段開挖結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

按照上述的順序挖掘之后，在當前的挖掘的位置進行點位標定，且底部的挖掘點和上方的挖掘點需要呈現(xiàn)出直線垂直的效果，確保后期深度挖掘及支護處理的基礎(chǔ)條件。

接下來，進行臨邊防護處理，采用鋼管搭設(shè)，上下兩道橫桿分別離地600 mm和1 200 mm。立桿間距不超過2 000 mm，立桿與基坑邊坡距離不小于500 mm，整體構(gòu)造需承受至少1 000 N的外力?；诖耍诜雷o欄桿內(nèi)側(cè)掛設(shè)密目安全網(wǎng)，外側(cè)設(shè)置200 mm高踢腳板，防止物體掉落，完成基礎(chǔ)性施工環(huán)境的設(shè)定。

2.3 驗槽及混凝土墊層

驗槽是在土方開挖完成后，對基坑底部進行的全面檢查和驗收工作。清除基坑底部的浮土、碎石等雜物，確?；赘蓛羝秸Ｊ褂盟疁蕛x和測量尺對基底標高進行測量，確保符合設(shè)計要求。設(shè)置網(wǎng)格點，測量各點高程值，檢查平整度的同時，計算出高程差值，見公式（2）所示：

式中，L——高程差值（m）；E——網(wǎng)格點覆蓋區(qū)域（m2）；W——網(wǎng)格點；s——邊緣距離（m）。根據(jù)當前測定，結(jié)合高程值進行調(diào)整與加固，確保驗槽之后的平衡與穩(wěn)定。將驗槽結(jié)果詳細記錄，確認基坑底部符合施工條件?；诖耍M行混凝土墊層的設(shè)定。當前明確深基坑的墊層設(shè)定位置點，一般選定6個測點，并在測點位置上做出標定。隨后，根據(jù)設(shè)計要求，確定墊層厚度和基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)信息，見表1所示。

在此基礎(chǔ)之上，按照預(yù)設(shè)的比例拌制混凝土，鋪設(shè)一層碎石或砂層作為墊層找平層，將拌制好的混凝土均勻鋪設(shè)在基底上，用振搗器振搗密實。具體墊層結(jié)構(gòu)見圖2所示。

此時針對鋪設(shè)的混凝土墊層，按照厚度進行結(jié)構(gòu)承載力的計算，見公式（3）所示：

式中，F(xiàn)——結(jié)構(gòu)承載力（kg/m2）；A——墊層面積（m2）；δ——測點覆蓋位置（m）；i——預(yù)設(shè)測點數(shù)量（個）；e——重復(fù)測定區(qū)域（m2）。根據(jù)當前測試計算得出的結(jié)果承載力進行墊層設(shè)定支撐位置的調(diào)整，并對墊層進行周期性養(yǎng)護。養(yǎng)護期間應(yīng)保持墊層表面濕潤，避免干裂。養(yǎng)護時間根據(jù)混凝土強度增長情況確定，一般不少于7 d。

2.4 鋼板樁+鋼支撐組合支護

針對上述深基坑的挖掘處理，接下來，需要增設(shè)對應(yīng)的支護工作。預(yù)先設(shè)定基礎(chǔ)的維護段、形式與條件，見表2所示。

根據(jù)表中的約束，進行鋼板樁與鋼支撐的組合支護處理。在明確鋼板樁的設(shè)定位置之后，打設(shè)需嚴格控制垂直度和打入深度，以確保其形成連續(xù)的墻體結(jié)構(gòu)。在鋼板樁之間設(shè)置鋼支撐，并計算出鋼板可以承受的最大彎矩值，見公式（4）所示：

式中，ε——最大彎矩值（N·m）；M——允許應(yīng)力

（N/mm2）；Wz——鋼支撐的截面模量（m3）?；诘贸龅淖畲髲澗刂?，標定出此時的最大支護受力點，具體的支撐結(jié)構(gòu)見圖3所示。

以上述組合的方式進行支護處理，通過鋼支撐對當前的結(jié)構(gòu)受力進行傳遞和分配，通過平衡鋼板樁的受力平衡，可以有效限制鋼板樁的變形和位移。

當前的支護處理需要注意的是：嚴格控制基坑開挖的進度和順序，避免超挖或開挖速度過快導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；加強基坑周邊的監(jiān)測和巡視，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況；做好基坑內(nèi)的排水和降水工作，確?；觾?nèi)處于干燥狀態(tài)，減少水壓力對支護結(jié)構(gòu)的影響。而鋼支撐則是根據(jù)受力點進行支撐框架的設(shè)定，可以先結(jié)合管廊的部署設(shè)定數(shù)量及排列順序，標定出此時的受力邊緣位置，與受力節(jié)點進行連接，實現(xiàn)支護結(jié)構(gòu)與覆蓋范圍的設(shè)定，完成基礎(chǔ)支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

2.5 降排水處理及后期驗收維護完成施工

降排水可以保證深基坑建設(shè)的穩(wěn)定與安全，最大限度避免下滑、塌陷、側(cè)向滑坡等問題的出現(xiàn)，降低整體工程建設(shè)的安全隱患。降排水處理需要按照設(shè)計的支護結(jié)構(gòu)，構(gòu)建與之匹配的針對管廊加固的降排水系統(tǒng)。結(jié)合當前的地勢與外部環(huán)境，采用管井井點降水法，在基坑周圍設(shè)置一定數(shù)量的降水井，利用水泵抽取地下水，降低基坑內(nèi)的地下水位。具體的結(jié)構(gòu)見圖4所示：

降水井的布置根據(jù)深基坑大小、形狀和地下水位情況來確定。而井深也需達到基坑底部以下一定深度（如兩倍基坑深度），以確保降水效果。一般結(jié)合地質(zhì)條件和降水要求可以進行動態(tài)化調(diào)整處理，控制在15～18m左右即可。降排水處理之后，通過計算抽水能力來驗證深基坑最終的降排水效果。具體如公式（5）所示：

（m3）；r——降水井半徑（m）；v——井內(nèi)水流速度（m/s）。根據(jù)計算得出的抽水能力，判斷分析當前對深基坑降排水的處理實際處理效果，過程中可以通過調(diào)整水泵功率和數(shù)量，進一步確?；觾?nèi)地下水位降至開挖面以下安全距離?；诖耍緦崿F(xiàn)對支護結(jié)構(gòu)的設(shè)定。隨后，預(yù)設(shè)后期驗收維護機制。驗收內(nèi)容包括支護結(jié)構(gòu)完整性、基坑尺寸和標高、地下水位控制情況等。

3 施工結(jié)果分析

針對上述施工測定，根據(jù)過程中采集的數(shù)據(jù)和信息，進行測試結(jié)果的對比分析。在設(shè)定的深基坑中隨機選定6個測點，選擇7.62 m、9.20 m和10.25 m三個挖掘深度進行對比，并計算出選定測點的荷載比，見公式（6）所示：

式中，R——荷載比；S——深基坑覆蓋面積（m2），G——支護高度（m）；H——支護可擴展高程值（m）。針對設(shè)定，實現(xiàn)對測試結(jié)果的對比分析，見表3所示。

在7.62 m、9.20 m和10.25 m三個挖掘深度背景下，針對隨機選定的6個測點，最終得出的荷載比均可以達到5.5以上，這說明此次設(shè)計的綜合管廊深基坑開挖與支護施工效果得到了明顯的提升，支護處理后，整個管廊的穩(wěn)定性與安全性較高，實現(xiàn)了多點位、多層級地加固處理，進一步確保施工建設(shè)的質(zhì)量。

4 結(jié)論

該文通過全站儀測定基準結(jié)構(gòu)，用三角測量法布設(shè)控制點位，確定出邊界點和具體位置，進行了深基坑開挖工作。同時設(shè)計了更加靈活、多變的支護的處理結(jié)構(gòu)，提高了施工支護的穩(wěn)定度與平衡性。同時平衡性挖掘與支護處理，一定程度上也可以進行后期的調(diào)整及加固整合，實現(xiàn)綜合性施工建設(shè)處理，確保最終的施工效果。

參考文獻

[1]甘肅，魏星.富水軟弱深基坑開挖支護數(shù)值模擬及變形監(jiān)測對比研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計， 2024（6）：13-15.

[2]任金勇，蒿永強，劉春生.毗鄰湖岸一體化提升泵站深基坑開挖支護施工技術(shù)研究[J].云南水力發(fā)電， 2024（1）：52-55.

[3]鄭忠良，于庭富，劉洋，等.綜合管廊深基坑穩(wěn)定性研究[J].土工基礎(chǔ)， 2023（5）：720-722+768.

[4]李東，譚繼興，尹慧，等.城市綜合管廊深基坑施工技術(shù)分析[J].冶金管理， 2023（19）：88-89.

[5]嚴浩，石永.地鐵附近綜合管廊深基坑支護與土方開挖技術(shù)[J].建筑技術(shù)， 2023（18）：2255-2257.

收稿日期：2024-08-09

作者簡介：胡旭升（1989—），男，本科，工程師，研究方向：城市道路地下綜合管廊施工。