地下綜合管廊抗滑分析

馬 娟 胡 凡

1.中國市政工程西北設計研究院有限公司 甘肅 蘭州 730000

2.陜西省科技資源統籌中心 陜西 西安 710054

1. 工程概況

① 基本情況

西安某管廊與地鐵并行，為避讓地鐵站點、人行通道及其他管線，該管廊縱坡變化較大，最大達到20%。地層分布詳見表一。

管廊總高3.3m，總寬8.3m，頂板覆土最大厚度7.5m。防水等級為一級，采用兩道防水措施：主體結構采用C40抗滲混凝土，抗滲等級為P8；外防水采用5mm厚SBS改性瀝青防水卷材。地下水位埋深18.1m。管廊基礎持力層為②、③黃土狀土。

② 存在的問題

縱坡在5%以下的區段均未產生下滑。縱坡在5%～10%間共有13個區段，其中有兩個區段坡度在8%左右，發生下滑；有一個區段縱坡在8%～10%間，但未產生下滑。縱坡在10%～20%間的區段，斜坡段和水平段相連且斜坡段較短，在水平段的支撐下未發生滑移。經觀測，滑移是發生在防水卷材處。對于以上情況進行綜合分析得出：產生滑移的區段是由于夏季施工，防水卷材在高溫下變軟，具有一定的“助滑”作用；而在較低氣溫施工時（12月）防水材料硬度較大，可以抑制結構下滑，故其縱坡雖較大但未產生滑移。據此推斷：縱坡8%是防水層（SBS）產生滑移的臨界值。

2. 抗滑計算

施工階段肥槽未回填，只有底板產生摩擦力，為最不利工況。因此，本次僅對施工階段管廊抗滑進行計算和分析。

① 受力詳見附圖一：

i=H/L=tgθ

當f靜≥αFf可達到穩定，按f靜=μFn即推出μ≥αi

其中：α為抗滑安全系數。本管廊基礎設計等級為乙級，α取1.2。

② 摩擦系數μ

混凝土與地基土間摩擦系數可按表二取值：

?

?

由于防水材料種類繁多且性能差異很大，其與混凝土間的摩擦系數差別也很大。依據本項目及其他已建成的管廊，建議混凝土與防水卷材（SBS）間μ取0.07～0.1，溫度高時取小值。

③ 基于以上的推論，若混凝土與地基土間摩擦系數μ取0.3、α取1.2，則i土（混凝土與土體間坡度臨界值）可以達到25%。結合西安地區的地層情況建議縱坡控制在20%以下。按本文2.②的建議值，混凝土與防水層間摩擦系數μ取0.1、α取1.2時，可得出當i防（混凝土與防水材料間坡度臨界值）≤8.3%，這與本項目所發生事故的情況相吻合，故前述μ的建議值基本合理。由i土≈3i防可推斷出防水層是抗滑的薄弱部位，因此增大管廊主體與防水層間的摩擦或減小管廊主體的下滑力是解決抗滑的關鍵。

3. 抗滑措施

據本文2.③的結論，解決管廊滑移有兩條途徑：一是增大管廊主體結構與防水層間的摩擦，這在技術及材料上難以實現。二是通過適當措施減小管廊主體的下滑力，在技術上可行且施工方便、造價較低。故本文以減小下滑力來解決管廊滑移，措施如下：

① 縱坡i≤5%時，按常規設計、施工，可不采取措施；

② 縱坡5%≤i<20%時，可充分利用砼與土體間的摩擦力，即地基采取放坡、防水層做成臺階狀，詳見附圖二；

③ 縱度20%≤i<30%時，采用抗滑齒墻方式并核算土體抗剪承載力，詳見附圖三；

④ 縱度i≥30%時，應做專門研究。

4. 項目驗證

以上措施在后續管廊項目中進行了應用，取得了良好的效果，既達到設計要求又方便施工，且費用增加不大，值得推廣。

5. 結束語

防水層是影響管廊抗滑的關鍵，應高度關注，宜在設計中應采取措施予以解決。最后再提出一點思考：管廊外防水是否必要？管廊主體使用年限為100年，而現有的防水材料理論使用年限均不大于50年，遠達不到管廊使用年限的要求。筆者認為管廊防水的關鍵是結構自防水，而外防水作用不大。若能取消外防水，不僅不影響管廊的防水效果，還會有利于管廊的抗滑，還會大幅度降低管廊的造價、縮短工期，利大于弊。