復(fù)雜條件下城市綜合管廊深基坑防護(hù)技術(shù)研究

摘要：本文以宜春市武功山大道地下綜合管廊施工為例，詳細(xì)闡述了在周邊建（構(gòu)）筑物眾多、地質(zhì)條件復(fù)雜情況下的管廊深基坑安全支護(hù)方案，以供類似復(fù)雜條件下深基坑支護(hù)方案進(jìn)行借鑒。

Abstract： This article takes the construction of the underground comprehensive pipe gallery of Wugongshan Avenue in Yichun City as an example， and elaborates the safety support plan of the pipe gallery deep foundation pit under the circumstances of numerous surrounding buildings （structures） and complex geological conditions to provide reference for the deep foundation pit support scheme under the similar complexities conditions.

關(guān)鍵詞：地下綜合管廊;基坑支護(hù);拉森鋼板樁;混凝土灌注樁;變形監(jiān)測(cè)

Key words： underground comprehensive pipe gallery;foundation pit support;Larsen steel sheet pile;concrete cast-in-place pile;deformation monitoring

中圖分類號(hào)：TU753.8??????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????????????????????????????? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）28-0129-03

0? 引言

城市綜合管廊通常建設(shè)于既有城市主干道之下。管廊施工具有基坑深大、施工場(chǎng)地狹小、周邊道路及既有建筑密集、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工安全要求高等特點(diǎn)。故采用科學(xué)有效的基坑支護(hù)方案無(wú)疑對(duì)于確保施工安全，周邊道路及既有建（構(gòu)）筑物的使用安全是尤其重要的。本項(xiàng)目通過(guò)宜春市武功山大道的地下綜合管廊施工為例，對(duì)于復(fù)雜施工條件下采用灌注樁、拉森鋼板樁及內(nèi)支撐等綜合基坑加固方案，及基坑監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以為城市綜合管廊的深大基坑支護(hù)方案提供參考。

1? 工程簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目地下綜合管廊位于宜春市城南片區(qū)，呈南北走向，位于武功山大道右幅非機(jī)動(dòng)車道下方，采用單倉(cāng)形式，管廊設(shè)計(jì)總長(zhǎng)1.72km。起點(diǎn)為環(huán)城南路K0+800，終點(diǎn)為跨袁河大橋南橋頭（K2+520）。綜合管廊結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸4.1m（寬）×4m（高），管廊覆土埋深約3.2～5.6m。根據(jù)勘探揭露，表層為雜填土（Q4ml），層厚平均為3.37m;以下為淤泥（Q4l）：呈黑灰色，流塑，飽和。以粘粒為主要成份，混夾大量有機(jī)質(zhì)，表層可見(jiàn)植物根系，略有腐臭味，層厚0.2～8.6m;下層為礫質(zhì)粘性土（Q4al）：以粘粒為主要成份，夾少許礫石，干強(qiáng)度中等，層厚1.80～25.80m;管廊的承力層為強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁(yè)巖（P1x）：呈灰黑色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，土體裂隙較為發(fā)育，巖芯呈碎塊土狀，為巖體破碎的極軟巖，用手輕易折斷，層厚在0.80～22.00m之間。管廊外側(cè)邊緣距線路中心位置19.7m，距道路紅線10.3m，右側(cè)房屋拆遷后距管廊外側(cè)邊緣距離如表1。

2? 基坑支護(hù)方案選用

根據(jù)不同的基坑深度、跨度、工程地質(zhì)及周邊建（構(gòu)）筑物情況，對(duì)多種基坑支護(hù)方案在技術(shù)可行性、安全可靠性及經(jīng)濟(jì)合理性等多方面進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行承載力學(xué)驗(yàn)算，最終采用了如下的幾種基坑支護(hù)方案：

2.1 鋼板樁支護(hù)

2.1.1 鋼板樁支護(hù)+1道內(nèi)支撐（K0+800～K2+175）。

2.1.2 鋼板樁支護(hù)+2道內(nèi)支撐（K2+175～K2+280），如圖1所示。

為加強(qiáng)鋼板樁支護(hù)的整體剛度，沿鋼墻全長(zhǎng)設(shè)置腰梁，腰梁采用I40c工字鋼與[40c槽鋼制作，與鋼板樁點(diǎn)焊連接;內(nèi)支撐采用？準(zhǔn)609×16鋼管，4m一道，與腰梁可靠連接。

2.2 鉆孔灌注樁支護(hù)? 在碧桂園小區(qū)位置（K2+280～+520），基坑較深，離碧桂園小區(qū)房屋較近，采用鉆孔灌注樁支護(hù)的形式，樁徑80cm，樁長(zhǎng)12m，樁間距1m，灌注樁外設(shè)高壓旋噴樁止水帷幕。樁頂設(shè)1.2×0.8m鋼筋砼冠梁，冠梁處設(shè)置1道？準(zhǔn)609×16鋼管水平內(nèi)支撐，水平撐間距4m一道，與灌注樁組成可靠支撐，如圖2所示。

3? 基坑支護(hù)及基坑開(kāi)挖關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼板樁施工

3.1.1 檢驗(yàn)鋼板樁? 檢查進(jìn)場(chǎng)鋼板樁的質(zhì)量，檢查的主要內(nèi)容包括樁長(zhǎng)、樁寬、板厚、表面缺陷、樁體平直度、鎖口形狀和樁端矩形比等。不符合要求的鋼板樁嚴(yán)禁使用。

3.1.2 鋼板樁的吊裝及堆放? 采取兩點(diǎn)法起吊鋼板樁，不宜同時(shí)吊卸太多鋼板樁，并確保裝運(yùn)時(shí)不損壞鎖口。鋼板樁堆放在平整堅(jiān)固的地面上，避免地面承載過(guò)重而下沉。堆放場(chǎng)地要便于運(yùn)往施打現(xiàn)場(chǎng)。分層堆放鋼板樁，在地面上及層間每距3～4m加墊枕木，各層間墊木布設(shè)在相同鉛垂線上。堆放層數(shù)不宜多于5層，且堆放總高度控制在2m以內(nèi)。

3.1.3 施打鋼板樁? 采取單獨(dú)打入法施打鋼板樁。即吊立第1根鋼板樁，準(zhǔn)確對(duì)位后振動(dòng)打入土中至設(shè)計(jì)深度。然后吊立第2根鋼板樁，卡入第1根鋼樁的企口，振動(dòng)沉樁法入土。按上述操作順序施打完所有鋼板樁。當(dāng)因摩擦阻力過(guò)大無(wú)法打入時(shí)采用旋挖鉆機(jī)引孔至設(shè)計(jì)深度，回填中粗砂密實(shí)后再打入鋼板樁。合攏寬度不是鋼板樁標(biāo)準(zhǔn)寬度時(shí)，合攏處采用異形鋼板樁或是調(diào)整支護(hù)軸線使合攏處可用標(biāo)準(zhǔn)樁實(shí)現(xiàn)閉合。采取魚(yú)尾板焊接法接長(zhǎng)長(zhǎng)度不足的鋼板樁，相鄰樁的接頭需錯(cuò)開(kāi)1m以上，且宜間隔布設(shè)。

3.1.4 腰梁施工? 為加強(qiáng)鋼板樁支護(hù)的整體剛度，沿鋼墻全長(zhǎng)設(shè)置I40c工字鋼與[40c槽鋼制作的腰梁，與鋼板樁點(diǎn)焊連接;內(nèi)支撐采用？準(zhǔn)609×16鋼管，4m一道，與腰梁按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行可靠連接。鋼板樁及腰梁施工完成后，采用C30細(xì)石混凝土對(duì)鋼板樁腰梁范圍內(nèi)進(jìn)行填充。

3.1.5 鋼支撐吊裝? 根據(jù)鋼支撐不同長(zhǎng)度，配用相應(yīng)長(zhǎng)度的活動(dòng)端和固定端，中間采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，節(jié)段端部設(shè)置法蘭盤(pán)，用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接，節(jié)段間的空隙采用鋼楔塊墊塞緊密。支撐先在地面按長(zhǎng)度整根拼接后，采用16t汽吊吊裝。進(jìn)行鋼管支撐中心線偏差調(diào)整，確保鋼支撐的安裝精度符合要求后，方可施加軸力。

3.2 混凝土樁施工

3.2.1 混凝土樁施工? 砼樁嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的長(zhǎng)度、樁徑和位置等要求進(jìn)行施工，嚴(yán)控施工質(zhì)量。

3.2.2 冠梁施工? 冠梁采用1200×800mm斷面，C30鋼筋砼澆筑。澆筑冠梁前測(cè)量支護(hù)樁樁頂標(biāo)高，按設(shè)計(jì)高度進(jìn)行支護(hù)樁樁頭的鑿除。完成冠梁模板安裝后，檢查模板平面位置、垂直度、標(biāo)高、拼縫處理及縱、橫向支撐的穩(wěn)定性。合格后方可澆筑砼。冠梁一次澆筑、振搗成型，砼強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后拆模，覆蓋土工布灑水保濕養(yǎng)護(hù)7d以上。

3.2.3 鋼管內(nèi)支撐施工? K2+280～K2+509段229m采用Φ609×16mm鋼管內(nèi)支撐，與冠梁上的預(yù)埋鋼板直接連接。

3.3 基坑降水? 采用大口井降水進(jìn)行管廊基坑的降水，并于坑內(nèi)設(shè)置排水溝和集水井排水。通常在開(kāi)挖該段基坑土石方前15～20d開(kāi)始降水。小流量高揚(yáng)程抽水機(jī)進(jìn)行地下水的抽排，注意控制抽排速度，使地下水位低于基坑50cm。

3.4 基坑土石方開(kāi)挖? 基坑采用反鏟挖掘機(jī)分層開(kāi)挖，開(kāi)挖中隨時(shí)修筑好縱坡，保障支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。對(duì)于基坑邊角和支護(hù)樁附近，因機(jī)械無(wú)法操作，采用人工開(kāi)挖，并將松土清至挖掘機(jī)作業(yè)半徑內(nèi)，以利挖掘機(jī)取走。

基坑土石方開(kāi)挖嚴(yán)格按“自上而下、豎向分層、縱向分段、及時(shí)支護(hù)、嚴(yán)禁超挖”要點(diǎn)進(jìn)行，每次開(kāi)挖高度控制在3m以內(nèi)。并遵循邊施工邊監(jiān)測(cè)的原則，嚴(yán)禁無(wú)序大開(kāi)挖，采取信息法施工，確保基坑安全。

因基坑內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐，局部基坑土方開(kāi)挖受影響，為盡量減少基坑支撐對(duì)土方開(kāi)挖的影響，基坑土方采取退挖的施工方式，即先挖除基坑土方至第1道內(nèi)支撐以下50cm，安設(shè)第1道內(nèi)支撐，然后再開(kāi)挖內(nèi)支撐下方土體;對(duì)于僅設(shè)1道內(nèi)支撐支護(hù)的基坑，采用退挖的方法開(kāi)挖至基坑底面以上30cm，再采用人工清底及整修;對(duì)于設(shè)2道內(nèi)支撐的基坑，開(kāi)挖至第2道內(nèi)支撐以下50cm，當(dāng)沿基坑縱向每安設(shè)1根第2道內(nèi)支撐（4m間距），隨即利用挖機(jī)長(zhǎng)臂伸進(jìn)內(nèi)支撐底部開(kāi)挖4m，依次完成內(nèi)支撐支護(hù)及土石方開(kāi)挖。

3.5 支護(hù)系統(tǒng)拆除? 進(jìn)行內(nèi)支撐鋼管拆除前，采用1臺(tái)汽吊于兩端頭處輕托內(nèi)支撐，用千斤頂在活動(dòng)端施力取出鋼楔塊，解除內(nèi)支撐兩端與支護(hù)的聯(lián)結(jié)，然后千斤頂緩慢卸載，最后吊出鋼支撐。內(nèi)支撐吊出后再拆除腰梁。拆除時(shí)要避免預(yù)應(yīng)力瞬時(shí)釋放而導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。采用振動(dòng)錘拔出鋼板樁，拔樁順序與打樁順序相反。當(dāng)樁體引拔阻力過(guò)大時(shí)，采用間歇振動(dòng)法拔樁。需及時(shí)回填拔樁后的樁洞。混凝土冠梁及混凝土樁位于設(shè)計(jì)道路路床以下，通常不用拆除。因特殊原因需拆除的部分用破碎錘將其破除，破除粒徑小于30cm以下，隨后將其作為回填料進(jìn)行回填。

4? 基坑監(jiān)測(cè)

4.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目? 根據(jù)基坑支護(hù)特點(diǎn)及《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）要求，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有：支護(hù)樁（坡）頂部水平位移;支護(hù)樁（坡）頂部豎向位移;基坑底部隆起變形;基坑周邊地下水位監(jiān)測(cè);基坑周邊地面最大沉降;周邊地表裂縫;周邊建筑物沉降;周邊建筑物傾斜;內(nèi)支撐軸力。

4.2 監(jiān)測(cè)相關(guān)規(guī)定

4.2.1 基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)? ①支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平、垂直位移監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿管廊基坑兩側(cè)布設(shè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在基坑陽(yáng)角外、中部。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)距離不宜超過(guò)20m，且每邊布設(shè)不少于3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。②基坑周邊地表沉降監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿管廊基坑兩側(cè)布設(shè)，間距按5m。③降水監(jiān)測(cè)：施工場(chǎng)地周邊每50m設(shè)置1口監(jiān)測(cè)井，深度不小于基坑深度+2m。④軸力監(jiān)測(cè)：水平內(nèi)支撐端部。

4.2.2 監(jiān)測(cè)預(yù)警值? 按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求設(shè)定監(jiān)測(cè)預(yù)警值。在施工中對(duì)周邊土體沉降變形情況、坑底涌水隆起情況及周邊建筑物變形情況進(jìn)行監(jiān)控，相關(guān)檢測(cè)項(xiàng)目變形總量及變形速率之一達(dá)到預(yù)警值時(shí)，或者出現(xiàn)異常及危險(xiǎn)情況時(shí)，立即停工，采取有效措施予以處理，保證基坑結(jié)構(gòu)、周邊建筑物及設(shè)施安全。

4.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果? 根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)本體、位移、周邊地表及建筑沉降數(shù)據(jù)結(jié)果整理列表匯總并繪出相應(yīng)水平位移曲線圖、沉降過(guò)程曲線圖，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、反饋或回歸分析，以推算位移變化規(guī)律和預(yù)估最終位移，評(píng)估支護(hù)系統(tǒng)安全狀況。本項(xiàng)目選取了支護(hù)結(jié)構(gòu)6處典型斷面的水平位移時(shí)間-位移曲線如圖3所示，期間監(jiān)測(cè)得的支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移僅為21.2mm，遠(yuǎn)小于規(guī)范允許的最大值，表明本項(xiàng)目所采用的基坑支護(hù)系統(tǒng)是安全穩(wěn)固的。

5? 支護(hù)承載檢算

管廊基坑最大開(kāi)挖深度為11.8m，按二級(jí)基坑。依據(jù)《國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）》對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

5.1 計(jì)算參數(shù)及方法? 鋼板樁抗彎截面模量：1816000mm3，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：380MPa;水土計(jì)算（分算/合算）方法：按土層分/合算;水壓力計(jì)算方法：靜止水壓力，修正系數(shù)：1.0;主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法：朗肯主動(dòng)土壓力，分布模式：三角形，調(diào)整系數(shù)：1.0，負(fù)位移不考慮土壓力增加;被動(dòng)側(cè)基床系數(shù)計(jì)算方法：“m”法，土體抗力不考慮極限土壓力限值;墻體抗彎剛度折減系數(shù)：1.0;整體穩(wěn)定計(jì)算方法：瑞典條分法。

5.2 計(jì)算結(jié)果（表2）

6? 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目綜合管廊沿線緊鄰周邊眾多的重要建（構(gòu)）筑物，地質(zhì)情況復(fù)雜，工程地質(zhì)條件差，且為深大基坑。本項(xiàng)目根據(jù)不同的施工實(shí)際情況，分別采用了拉森鋼板樁、灌注樁加設(shè)1～2道內(nèi)支撐的基坑防護(hù)方式。施工結(jié)果表明在技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性及施工簡(jiǎn)便性等方面均取得了良好的效果，給類似深基坑的支護(hù)提供了借鑒作用。

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作者簡(jiǎn)介：王海兵（1985-），男，甘肅涇川人，畢業(yè)于中南大學(xué)，研究方向?yàn)楣こ碳夹g(shù)橋梁與隧道。