復雜環境條件下地下綜合管廊基坑開挖支護技術

江群鋒

中交第三航務工程局有限公司廈門分公司 福建廈門 361006

1 工程概況

龍海市南太武濱海新城的地下綜合管廊布設在新建迎賓大道一側的綠化帶內，全線長3358m，管廊距離道路紅線邊約8m，與道路同步建設，沿線分布有魚塘、農田、河道、道路、架空高壓線、地下管線、居民小區、村莊、學校、在建工地等，周邊環境和地質條件的復雜程度較大。

2 基坑開挖方案比選

綜合管廊的基坑開挖方案主要分為明挖法和暗挖法：明挖法主要有放坡開挖、水泥攪拌重力擋墻、拉森鋼板樁、SMW工法、鉆孔灌注排樁、地下連續墻等；暗挖法主要有盾構法、頂管法等。其各自的優缺點及適用條件如表1所述：

本工程管廊與道路同步施工，場地條件能滿足敞口開挖要求；且根據現場勘察，管廊穿越現狀道路處有足夠空間進行交通疏導。為減小施工難度、降低工程造價，本工程管廊采用明挖法施工[1]。

表1

表2

表3

3 基坑支護方案比選

基坑支護結構類型主要由基坑周邊環境和地質條件的復雜程度、基坑深度等因素確定。一般明挖基坑可考慮采用放坡開挖、水泥攪拌重力式擋墻、拉森鋼板樁+內支撐、SMW工法+內支撐、鉆孔灌注排樁+止水帷幕+內支撐、地下連續墻+內支撐等支護方案。其各自的優缺點及適用條件如表2所述：

本工程地下綜合管廊沿線地勢起伏較大，為形成管廊施工場地，需結合迎賓大道路基填筑對沿線進行整平：對于填方路段，先行填方至管廊頂以上1.0m后再施工管廊基坑；對于挖方路段，先行整平至設計地面標高后再施工管廊基坑。沿線場地整平后，管廊一般標準段（含通風口、投料口、管線分支口、控制中心連接通道）基坑深度約為5.60-5.85m，基坑安全等級為二級；倒虹段基坑深度約為5.75-11.87m，基坑安全等級為二級-一級[2]。

擬建場地原為灘涂地，后經多次圍海造田及圍海養殖而形成現狀陸域，地下水豐富，地質條件復雜。沿線表層雜填土松散，且含有較多塊石，雜填土下存在較厚淤泥，土層力學性能較差，不具備放坡開挖條件。

綜合考慮施工可行性、工程造價等因素，以保證基坑施工安全、減小對周邊環境影響為原則，確定管廊基坑支護方案如下：

（1）標準段：一般區段采用拉森鋼板樁（對稱布置）+內支撐；穿越現狀道路、架空高壓線、居民小區、村莊等區段時，采用鉆孔灌注樁（對稱布置）+止水帷幕+內支撐；緊臨在建工地，且受空間限制時，采用鉆孔灌注樁（懸臂布置）+止水帷幕。

標準段基坑支護橫斷面圖

（2）倒虹段：穿越河道、規劃管線，管廊需采用倒虹結構時，其基坑采用鉆孔灌注樁（對稱布置）+止水帷幕+內支撐。

（3）為減小基坑降水對周邊環境的影響，基坑底增設一定厚度的壓密注漿、滿堂水泥攪拌樁或滿堂高壓旋噴樁與兩側的支護樁墻形成封閉止水帷幕，并只在坑內進行降水，以避免因降水而引起的周邊建筑物和地面沉降。基坑底土層為砂性土時，采用壓密注漿封底；基坑底土層為雜填土或淤泥時，采用滿堂水泥攪拌樁或滿堂高壓旋噴樁封底。

（4）止水帷幕和基坑封底類型：當表層雜填土厚度＜3.0m時，先用良土換填，采用水泥攪拌樁；當表層雜填土厚度≥3.0m或施工凈高要求較低（架空高壓線）時，采用高壓旋噴樁[3]。

4 基坑支撐方案比選

支撐方案主要有鋼筋砼支撐和鋼支撐，其各自的優缺點及適用條件如表3所述：

綜合考慮基坑變形控制及施工周期等因素，確定管廊基坑支撐方案如下：

（1）拉森鋼板板支護的基坑：采用鋼支撐。

（2）鉆孔灌注樁支護的基坑：第一道支撐采用鋼筋砼支撐，中部支撐采用鋼支撐。

5 基坑側向內力、變形及穩定性驗算

支護結構內力分析，沿縱向取單位長度按彈性地基梁計算。支護結構開挖階段計時時必須計入結構的先期位移值以及支撐的變形，按“先變形，后支撐”的原則進行結構分析計算。并根據坑底土層的物理力學指標，進行整體穩定性、基坑抗隆起、搞傾覆、抗滲流（或管涌）、基坑水平位移等穩定性驗算。

同時為了確保基坑工程的安全，基坑施工時應充分考慮土層、支護墻、支撐體系三者的“時空效應”，嚴格按照《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120）及《建筑深基坑工程施工安全技術規范》（JGJ311）相關要求進行施工，并嚴格按照《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497）相關要求進行專業監測[4]。

6 結語

濱海新城地下綜合管廊的工程實施過程中，經實時跟蹤調查及對圍護墻頂部水平及豎向位移、圍護墻側向變形、支撐軸力、坑內外水位、地表沉降、周邊建筑及管線位移等監測項目的數據分析，基坑施工對周邊地下管線、建（構）筑物、居民生活、工業生產影響較小，其基坑開挖支護技術在復雜環境條件下是安全適用、經濟合理、便于施工的，其實踐經驗成果可為類似工程提供一定參考價值。