城市綜合管廊巖土工程勘察要點分析

王小東 朱杭琦

（北京城建勘測設計研究院有限責任公司，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隧道空間，將電力、通信、燃氣、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)一設計、統(tǒng)一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。地下綜合管廊系統(tǒng)不僅解決城市交通擁堵問題，還極大方便了電力、通信、燃氣、供排水等市政設施的維護和檢修。由于共同溝內管線布置緊湊合理，有效利用了道路下的空間，節(jié)約了城市用地。

目前，現行國家和地方勘察規(guī)范沒有關于綜合管廊的勘察要求。本文對管廊工程勘察方案編制依據、準則及勘察成果應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構，整體筏板基礎，基底容許承載力140 kPa。本工程大部分為明槽開挖施工，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、粉質黏土②2層、細中砂②3層，第四紀全新世沖洪積層 （Q4al+pl）的卵石③層、粉土③1層、粉質黏土③2層、細中砂③3層、卵石④層、粉土④1層、粉質黏土④2層、細中砂④3層，第四紀晚更新世沖洪積層 （Q3al+pl） 的卵石⑤層、細中砂⑤1層、粉質黏土⑤2層。

1.3 水文地質條件

本次勘察期間，在34 m深度范圍內實測到一層地下水，地下水類型為上層滯水，水位埋深約8.8 m，標高約64.4 m，含水層為卵石②層、細中砂②3層。

1.4 巖土物理力學性質參數

巖土的物理力學性質參數是對工程進行巖土工程分析的基礎，因此，勘察工作中應提供合理的巖土的物理力學性質參數值，表3中提供擬建工程部分地層的巖土物理力學參數值，以供對工程進行巖土工程分析。

表1 巖土物理力學性質綜合統(tǒng)計表

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、基礎埋深大，荷載要求高，針對管廊工程特點，管廊工程勘察可依據的規(guī)范有《巖土工程勘察規(guī)范》《建筑基坑支護技術規(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，應根據管廊工程施工的不同工法，依據不同的規(guī)范標準，管廊工程施工常用的施工工法有：明挖、暗挖、盾構等，對應的勘察依據規(guī)范如下。

明挖法施工管廊：國家《巖土工程勘察規(guī)范》中的基坑工程、《建筑基坑支護技術規(guī)程》；

暗挖和盾構法施工管廊：國家《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、對地基的不均勻沉降及結構受力較敏感等特點。因此，對管廊工程巖土工程分析及方案建議應結合上述特點進行。除了地基基礎方案外，還應根據管廊的不同施工工法進行不同側重的巖土工程分析。明挖法施工管廊的巖土工程分析類似于基坑工程，應重點關注基坑支護方案及地下水的影響及控制措施。暗挖、盾構法施工管廊巖土工程分析類似于隧道、地下區(qū)間工程，應重點關注圍巖穩(wěn)定性問題。此外，明挖法與暗挖、盾構工法在工程施工中所面臨的問題也不同，應分別分析評價。以下將以北京市永引南路綜合管廊工程為例，對該工程進行巖土工程分析及建議。

3.1 地基基礎方案分析及建議

管廊主體施工都是分節(jié)澆筑或者拼裝的，整體性較差，對地基的不均勻沉降及結構受力敏感，對地基的穩(wěn)定性和均勻性要求較高。因此，在分析管廊工程地基基礎方案時，除地基土承載力外，還應重點關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，天然地基能滿足設計要求。在局部填土厚度達8.5～11.9 m時，填土主要成分為碎石及建筑垃圾。人工填土堆積時間短、成分復雜、分布不均勻、力學性質差異大，不宜直接作為地基持力土層，需進行地基處理。考慮到管廊工程特點、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合地基。

因管廊工程對地基的不均勻沉降及結構受力敏感，需將填土全部挖除換填，但考慮換填經濟成本問題，換填法地基處理換填厚度一般不超過3.0 m，本工程該區(qū)域采用換填處理方案顯然不夠經濟合理，故建議采用有擠密作用的地基處理方案，如柱錘沖擴樁、振沖碎石樁等。

3.2 邊坡穩(wěn)定性評價、基坑支護方案及建議

明挖管廊工程的邊坡穩(wěn)定性評價及基坑支護建議可參考以往明挖管線工程，基坑支護方案的選擇在滿足規(guī)范要求的前提下，應結合場地周邊環(huán)境條件及場地地層特點選擇經濟合理、安全度高的方案。

本工程明挖段基礎埋深約5.7～16.9 m，在樁號約2+730～2+830、2+910～3+010段基坑開挖深度＞15 m，該段基坑側壁安全等級為一級，其余明挖段基坑側壁安全等級為二級。

基坑側壁地層主要為人工填土，新近沉積的卵石②層、粉土②1層、粉質黏土②2層、細中砂②3層、卵石③層。

擬建管廊南側與既有建構筑物距離較近，不具備放坡條件，建議采用護坡樁進行支護；管廊北側場地開闊，當基坑深度≤15 m時，可采用放坡+土釘墻或錨桿的支護方案，坡比按1∶1.25～1∶1.50考慮，基坑深度＞15 m時建議采用護坡樁支護。

由于本場地卵石粒徑較大，最大粒徑約500 mm，護坡樁施工時應選用合理的成孔工藝保證在卵石層中順利成孔。卵石、砂土層在圍護樁成孔時易發(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，對支護體系不利。

3.3 地下水影響評價及控制措施

對于明挖及暗挖施工的管廊工程，地下水問題是管廊工程施工中應重點關注的問題之一。包括查明地下水位、類型、埋藏條件及變化幅度等，分析評價地下水對擬建管廊的影響。

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

本次勘察期間，在30 m深度范圍內觀測到一層地下水，地下水類型為上層滯水 （一），地下水埋深約8.80 m，標高約64.4 m， 該層上層滯水主要分布于擬建管廊起點位置附近，標高與管廊底板標高相近。該層上層滯水分布范圍較大，沿管廊走向長度約500 m。分析其成因，主要由于該段地層上部存在一層粉質黏土隔水層，又管廊北側與永定河引水渠距離較近，推測地下水主要來源于永定河引水渠側向滲漏。對于該段上層滯水，水量不大時可采用明排疏干，若水量較大，當明排疏干無法滿足設計降水要求時可采用管井降水或結合截水帷幕。而其他地段上部為厚層的卵石，無穩(wěn)定隔水層，上部無地下水存在條件。

4 結語

在國家沒有對管廊工程勘察制定相應規(guī)范之前，建議采用明挖法施工的管廊工程勘察可參考國家《巖土工程勘察規(guī)范》中的基坑工程及《建筑基坑支護技術規(guī)程》；采用暗挖法、盾構法施工的管廊工程勘察可參照國家《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，結合地基復雜程度、設計施工方案、埋深等因素綜合確定。對管廊工程的巖土工程分析應針對不同工法，結合擬建場地的工程地質條件進行有針對性論述。