受地下復(fù)雜構(gòu)筑物影響的綜合管廊基坑圍護方案優(yōu)化設(shè)計與施工

王詩耀

（中建一局集團第二建筑有限公司，北京 102600）

1 工程概況

某管廊位于南昌市青山北路道路左幅非機動車道及綠化帶下，全長1 780m，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土閉口箱涵結(jié)構(gòu)，寬9m，高4m，平均埋深2.8～3.2m，采用明挖現(xiàn)澆法施工。

2 場地條件

青山北路位于南昌市老城區(qū)城鄉(xiāng)接合部，根據(jù)物探報告顯示，道路下既有管線及構(gòu)筑物眾多，分部范圍廣，涉及燃?xì)狻⒐┧⒏邏弘娏ο浜裙芫€及1條3m×2m現(xiàn)狀雨污合流箱涵。

3 基坑圍護方案選擇與優(yōu)化

基坑圍護方案設(shè)計原則為安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理，因此基坑圍護方案要根據(jù)施工場地條件和施工進度安排合理選擇，確保圍護、開挖、結(jié)構(gòu)施工、回填達(dá)到動態(tài)平衡，確保資源利用最大化。

3.1 基坑圍護總體方案選擇

本工程基坑開挖深度約7m，根據(jù)地勘報告及周邊施工環(huán)境分析，本工程可選用的圍護結(jié)構(gòu)體系有以下4種，優(yōu)缺點對比及適用范圍如表1所示。

表1 基坑圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點分析

因工程地區(qū)為老城區(qū)，施工期間僅能占用半幅道路，施工場地狹小，施工周期短。通過技術(shù)經(jīng)濟比對分析，確定總體選用拉森鋼板樁+對撐鋼梁的圍護方案，如圖1所示。

圖1 鋼板樁圍護結(jié)構(gòu)

3.2 受雨污合流箱涵影響引起的第1次基坑圍護方案變更和優(yōu)化

3.2.1 變更原因

在K3+147—K3+215段鋼板樁圍護施工完畢后，隨即進行土方開挖，開挖至基底后，因雨污箱涵為片石砌筑+預(yù)制蓋板結(jié)構(gòu)，年代久遠(yuǎn)，本身存在滲漏點，鋼板樁施工時對雨污箱涵一側(cè)土體有擾動，引發(fā)透水事故，導(dǎo)致基坑被淹。

3.2.2 變更與優(yōu)化

因拉森鋼板樁施工時的震動會造成雨污箱涵的破損，影響施工安全，原圍護方案已不適用于現(xiàn)場施工條件，經(jīng)分析論證將管廊結(jié)構(gòu)外側(cè)距離雨污箱涵3m及以內(nèi)的區(qū)段調(diào)整為咬合樁+鋼內(nèi)支撐的圍護結(jié)構(gòu)，咬合樁兼具有止水效果，以減小施工時對雨污箱涵的擾動（見圖2）。

圖2 基坑圍護方案第1次變更與優(yōu)化

3.3 受雨污合流箱涵影響引起的第2次基坑圍護方案變更和優(yōu)化

3.3.1 變更原因

根據(jù)第1次變更及優(yōu)化后的方案，約100m基坑咬合樁圍護結(jié)構(gòu)順利實施。剩余段因受管線遷改影響，先進行南側(cè)（遠(yuǎn)離雨污箱涵一側(cè)）咬合樁的施工，由兩端向中部施工，在中部剩余41根樁范圍內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)5根樁在鉆進4m深后因遇地下障礙物后無法繼續(xù)鉆進情況。經(jīng)過人工開挖后，探明某處孔洞頂板緊貼雨污箱涵底板，基坑圍護結(jié)構(gòu)邊線距離雨污箱涵太近，破碎難度極大，存在安全隱患，無法實施破碎。南側(cè)未施工的咬合樁也無法繼續(xù)施工。

3.3.2 變更與優(yōu)化

如圖3所示，由于北側(cè)咬合樁已實施完畢，南側(cè)支護結(jié)構(gòu)僅有0.31～1.36m的有限作業(yè)空間，通過多次專家論證及方案比選決定采用非對稱基坑圍護結(jié)構(gòu)施工。

圖3 咬合樁+鋼板樁圍護平面及剖面

1）基坑北側(cè)保留已實施完畢的咬合樁，南側(cè)采用鋼板樁不拔樁用作永久圍護兼做止水帷幕。鋼板樁引孔沉樁，引孔與鋼板樁間隙采用壓漿灌實。坑底部設(shè)置雙排800mm@600mm高壓旋噴樁加固。鋼板樁內(nèi)側(cè)邊線距離管廊結(jié)構(gòu)邊約100mm，管廊結(jié)構(gòu)采用單側(cè)支模施工。

2）南側(cè)鋼板樁外側(cè)和雨污箱涵間預(yù)埋跟蹤注漿管，采用雙液（A液：水玻璃、B液：水泥漿液）注漿對土體加固，注漿管間距0.8m，注漿至雨污箱涵底5～6m。

3）北側(cè)不明構(gòu)筑物位置改為用12m拉森鋼板樁做圍護結(jié)構(gòu)鋼板樁，施工完成后不拔除，在鋼板樁外側(cè)、不明構(gòu)筑物孔洞上部鉆孔168mm@500mm，預(yù)留導(dǎo)管灌注C20混凝土填充。

4）南側(cè)不明構(gòu)筑物位置段基坑圍護結(jié)構(gòu)改為微型鋼管樁，并在鋼管內(nèi)注漿加強。鋼管樁為168mm×8mm@320mm無縫鋼管，樁長12m，樁頂、腰梁設(shè)置雙拼鋼圍檁，內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼支撐（見圖4）。

圖4 鋼板樁+鋼管樁圍護結(jié)構(gòu)平面及剖面

5）在基坑南側(cè)鋼管樁成孔的同時，與鄰近雨污箱涵之間的土體也進行鉆機成孔，水平間距0.5m，成孔高度約4m，鉆破不明地下構(gòu)筑物頂板，并往孔內(nèi)灌注C20混凝土至充滿。

6）鋼管樁與鋼管樁、鋼板樁與鋼管樁接頭位置之間的縫隙采用雙液注漿填充，注漿壓力0.5MPa，布設(shè)75mm@800mm注漿孔，注漿深度到不明構(gòu)筑物拱形結(jié)構(gòu)（見圖5）。

圖5 鋼板樁與鋼管樁接頭部位雙液注漿剖面

4 基坑圍護結(jié)構(gòu)施工與監(jiān)測

4.1 結(jié)構(gòu)施工

1）鋼板樁施工前先引孔，引孔直徑130mm，水切割半徑200mm，引孔間距200mm，按順序依次引孔至樁底標(biāo)高。

2）引孔后拉森鋼板樁采用液壓打拔機振動沉樁，采取先靜壓后微振動法，以減小對雨污箱涵的擾動。

3）微型鋼管樁采用地質(zhì)鉆機施工，鉆頭及鋼管不拔，成孔直徑為168mm，鉆頭安裝在制作好的168mm鋼管端頭，下鉆一節(jié)后上部接口與制作好的鋼管采取絲扣連接，繼續(xù)下鉆，以此循環(huán)，最終達(dá)到設(shè)計要求的底標(biāo)高。

4）鋼管樁及鋼板樁部位基坑底部旋噴樁采用XP-30B三重管高噴臺車施工，應(yīng)先送高壓水、再送水泥漿和壓縮空氣，將水泥漿與壓縮空氣同時噴射，除可延長噴射距離、增大切削能力外，也可促進廢土的排除，減輕加固體單位體積的質(zhì)量。

5）基坑開挖前，對鋼管樁和雨污箱涵間做雙液注漿止水處理，以防止開挖后因雨污箱涵滲水、漏水而進入基坑。用注漿泵將A（1m3水泥漿液中含200kg水泥）、B（1m3水玻璃漿液中含200～300kg水玻璃）液分別壓入外管和內(nèi)管，并在二重管的端頭混合室混合，通過濾網(wǎng)在進行水平噴射時，使?jié){液能浸透到地層中，使地質(zhì)加固密實，達(dá)到止水的效果。A液和B液以1∶（1～1.5）體積比注入，注漿壓力為0.5MPa。施工時以注漿壓力不大于0.5MPa和每次提鉆20cm水泥漿液注入0.5m3雙重控制。

4.2 監(jiān)測

對圍護樁深層水平位移、圍護樁頂面水平位移、圍護樁頂面豎向位移、土體深層水平位移、基坑周圍地表沉降、鋼管支撐軸力、地下管線、地下水位等項目做好監(jiān)測。

施工期間圍護樁頂累計最大豎向位移8.9mm，累計最大水平位移9.9mm，周邊建筑物累計最大沉降量3.1mm，基坑使用期間處于安全狀態(tài)。

5 結(jié)語

1）在老城區(qū)建設(shè)的綜合管廊，受施工場地影響，可優(yōu)先采用鋼板樁+對撐鋼梁的基坑圍護方案。

2）受地下管線、構(gòu)筑物影響較大的區(qū)域，可采用混凝土咬合樁+鋼支撐的圍護方式，兼做止水帷幕。

3）施工過程中因管線、地下構(gòu)筑物影響圍護方案的實施，可利用有限空間采用非對稱圍護結(jié)構(gòu)實施，如鋼板樁+混凝土咬合樁圍護結(jié)構(gòu)。

4）突遇地下構(gòu)筑物橫穿基坑圍護結(jié)構(gòu)時，可采用微型鋼管樁配合完成不對撐圍護體系的局部圍護結(jié)構(gòu)，為防止微型鋼管樁部位的基坑滲漏，可在基坑底部用高壓旋噴樁加固并止水，基坑外側(cè)用雙液注漿進行止水加固。

5）施工期間將非對稱圍護結(jié)構(gòu)部位作為重點監(jiān)測部位，加強監(jiān)測，利用數(shù)據(jù)回歸分析基坑變形規(guī)律，預(yù)測基坑變形趨勢，以提前發(fā)現(xiàn)異常，及時采取預(yù)防措施，避免事故發(fā)生。