地下綜合管廊工程低凈空條件下幾種新型深基坑支護形式的應用

陳沿松 江超

【摘 ?要】南京豐子河路地下綜合管廊的支線管廊需要下穿寧和城際地鐵高架線，支線管廊均采用明挖法施工。因施工高度受限，深基坑一般采用鉆孔排樁+高壓旋噴樁止水帷幕的支護組合形式，該支護組合實際施工效果往往不盡如人意。本文以南京豐子河路地下綜合管廊工程為背景，探索低凈空條件下幾種新型深基坑支護形式的應用，為類似綜合管廊及地下工程深基坑施工提供借鑒。

【關鍵詞】綜合管廊;深基坑;低凈空;新型;支護形式

1 工程概述

南京豐子河路地下綜合管廊全長約9.12km，包含8.606km主線管廊以及0.514km支線管廊。南京豐子河路與已運營的南京地鐵S3號線共線，地鐵橋墩位于本項目道路中分帶內，主線管廊布置在線路右幅綠化帶內，管廊中心距離線路中心40.5m，有多條支線管廊需下穿地鐵高架線，下穿地鐵的支線管廊橋下凈空高度約為10m，下穿段基坑深度約為5～8m。

2 傳統支護形式的局限性

低凈空深基坑一般采用鉆孔排樁+高壓旋噴樁止水帷幕的支護組合形式，主要是因為鉆孔排樁和高壓旋噴樁設備高度低，便于施工。考慮擴孔、樁位及垂直度偏差等因素，排樁間必須保持一定的距離（一般為20cm），因此排樁在該支護組合中只起到抵抗基坑外水土側壓力的作用。在排樁外側還需施工一道止水帷幕，施工高度受限區止水帷幕一般采用單排或多排高壓旋噴樁。而高壓旋噴樁作為止水帷幕往往達不到預期的效果，輕則側壁滲漏，嚴重的會導致整個止水帷幕失效，主要原因有以下幾點：

（1）受凈空限制，采取分節鉆桿施工，更換鉆桿時不可避免出現減壓與增壓環節，同時很難控制更換鉆桿的有效搭接，對于砂率較純的土層，水泥漿和粉砂旋噴后和易性很差，壓力反復變換就會帶來直徑和均勻性方面較大差異，這是更換鉆桿旋噴工藝無法克服的短板。

（2）高壓旋噴施工時加固體內留存有壓飽和氣體，尤其是多排旋噴樁止水，水泥初凝之前尚未完全消散，而且逐漸施工逐步積累，在已經完成的半固態半液態水泥土體內會形成釋放氣體通道，從而形成滲漏通道。

（3）高壓旋噴樁并非在所有地層中都能取得良好效果，如在粉砂、中砂層中，地層硬度及密實度大，含水透水性強，參數設置、控制措施不當，極易出現質量缺陷造成基坑漏水。

3 MJS工法樁

3.1 MJS工法簡介

MJS工法（Metro Jet System）又稱全方位高壓噴射工法，MJS工法在傳統高壓噴射注漿工藝的基礎上，采用了獨特的多孔管和前端造成裝置，實現了孔內強制排漿和地內壓力監測，并通過調整強制排漿量來控制地內壓力，使深處排泥和地內壓力得到合理控制，使地內壓力穩定，不僅大幅度減少對環境的影響，也保證了成樁直徑和成樁質量。是一種非常可靠的成樁工藝。MJS成樁設備機高一般為3.5m，適用于低凈空施工，理論上凈空高度超過4m即可使用。

噴射流初始壓力達40MPa，流量約90～130L/min，每米噴射時間30～40min，噴射流能量大，作用時間長，再加上穩定的同軸高壓空氣的保護和對地內壓力的調整，使得MJS工法成樁直徑較大，可達2～2.8m，其樁身質量較好，強度指標大于1.5MPa，有效成樁深度也更深。

3.2 MJS工法樁的應用

（1）對于不是很深的基坑（一般不超過5m），在無法放坡開挖的情況下，可選擇MJS樁重力式擋墻作為基坑支護。MJS樁作為重力式擋墻，采用多排咬合布置，因成樁直徑較大，一般布置兩排樁即可。第一排樁樁長較長，伸入不透水層中兼作止水帷幕，第二排樁樁長根據基坑深度、土層參數等通過計算確定。

（2）對于超深基坑，必須用鉆孔排樁這類剛度較大的樁作為基坑圍護樁，可選擇MJS樁替代傳統的高壓旋噴樁作為止水帷幕，單排咬合布置即可，大大提高止水帷幕施工的可靠性。

4 鉆孔咬合樁

4.1 鉆孔咬合樁特點

鉆孔咬合樁是一種樁與樁之間形成相互咬合排列的基坑圍護結構。樁的排列方式按照一條鋼筋混凝土樁（B樁）和一條素混凝土樁（A樁）間隔布置，施工時先施工A樁后施工B樁，A樁混凝土采用超緩凝混凝土，要求必須A樁混凝土初凝之前完成B樁的施工。B樁施工時采用全套管鉆機切割掉相鄰A樁相交部分的混凝土，實現咬合。

總結鉆孔咬合樁具有以下幾個特點：

（1）鉆孔咬合樁具有與鉆孔排樁相同的剛度大、可施工樁長長的特性，在超深基坑中已得到廣泛應用。

（2）鉆孔咬合樁可兼作止水帷幕，通過一系列措施控制樁間咬合，確保止水效果。

1）采用全護筒施工，不會發生擴孔縮徑等情況;

2）通過專用的設備超前跟進鋼護筒，可保證護筒垂直度不大于0.3%，從而保證了樁的垂直度。

3）鉆孔咬合樁施工前一般先要設置導墻，有效控制了樁位偏差。

4.2 低凈空條件下鉆孔咬合樁的應用

隨著鉆孔咬合樁的廣泛應用，施工工藝也呈現多樣化。其中鋼護筒跟進可采用全回轉鉆機、搓管機、旋挖鉆機、雙動力頭長螺旋鉆機施工;成孔可采用旋挖鉆、抓斗和長螺旋鉆機施工。但是在低凈空條件下，鉆孔咬合樁施工也受到很多限制。

（1）鋼護筒跟進可選擇設備高度較低的全回轉鉆機、搓管機，這兩種設備也是最傳統的設備，適用于各類土層，全回轉鉆機還可用于軟-硬巖層并具有處理復雜地層的能力。

（2）成孔施工只可選擇抓斗，抓斗需用吊機配合使用，因此鉆孔咬合樁無法在超低凈空下施工，具體根據選用吊機作業高度確定。

（3）抓斗在水下沖抓受限，施工時需控制孔內水位，因此鋼護筒超前跟進量要保證孔底不發生翻砂、管涌以及竄孔。而超前跟進量受設備性能限制，因此低凈空條件下咬合樁施工樁長一般不超過30m。

5 結束語

基坑支護及止水帷幕施工是深基坑工程成敗的關鍵，傳統的鉆孔排樁+高壓旋噴樁支護形式雖然造價較低，但是施工可靠性難以保證，尤其是止水帷幕失效需花費巨大的費用進行處理，且將長期置基坑及周邊構筑物于高風險中，往往得不償失。本文通過總結南京豐子河路綜合管廊工程MJS工法樁、鉆孔咬合樁施工經驗和低凈空條件下深基坑施工經驗，探索幾種在低凈空條件下施工可靠性高的深基坑支護形式，希望能為其他同類型綜合管廊及地下工程施工提供參考和借鑒。

參考文獻：

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[4]朱芝同，宋志彬，馮起贈等.全套管鉆孔咬合樁在臨近地鐵基坑工程中的應用[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，2014，41（7）

作者簡介：

陳沿松（1985—），男，工程師，2009年畢業于中南大學土木工程專業，工學學士。

江超（1986—），男，工程師，2009年畢業于長沙理工大學土木工程專業，工學學士。

（作者單位：中交二航局第四工程有限公司）