城市綜合管廊深基坑支護施工技術(shù)

謝一鳴，謝孔金，張照祥

（1.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.山東高速巖土工程有限公司，山東 濟南 250098；3.山東魯勘工程檢測鑒定有限公司，山東 濟南 250118)

隨著我國城鎮(zhèn)化率的不斷提高，城市地下空間開發(fā)越來越受到廣泛關(guān)注，其地下區(qū)域利用效率和利用空間逐年增加，城市地下管線不斷增加。城市綜合管廊是通過集約化方式進行鋪設(shè)管道和線路的一種地下建筑，既節(jié)約了地下空間，又美化了城市環(huán)境。我國對綜合管廊的開發(fā)應(yīng)用較晚，直到2015 年綜合管廊的建設(shè)才被大面積廣泛應(yīng)用。目前，綜合管廊施工方法主要有明挖法、盾構(gòu)法、頂管法等，但各種施工方法的適用范圍和優(yōu)缺點又不盡相同，綜合管廊因其長度大、斷面小、環(huán)境復(fù)雜、施工速度快等特點，給基坑的設(shè)計和施工帶來一定的困難與挑戰(zhàn)。綜合管廊深基坑支護結(jié)構(gòu)的選型對基坑本身以及周邊環(huán)境的影響非常大。

濟南新舊動能轉(zhuǎn)換起步區(qū)對促進濟南市建設(shè)“黃河流域中心城市”具有重要意義。濟南市明確提出要優(yōu)化起步區(qū)空間格局，充分利用現(xiàn)有空間和地下空間，加快推進綜合管廊配套建設(shè)，構(gòu)建多級網(wǎng)絡(luò)銜接的市政綜合管廊系統(tǒng)。

1 工程概況

萃清路綜合管廊項目位于濟南市新舊動能轉(zhuǎn)換起步區(qū)崔寨片區(qū)，南起會展北路，北至橫干一路，萃清路規(guī)劃為城市主干路，全長約4 667m。設(shè)計綜合管廊分為2 個獨立艙，分別為電力艙、綜合艙。橫穿濟南繞城高速段綜合管廊明挖段基坑開挖深度在8.5～10.0m 范圍，在K0+467.243處與既有10kV 崔史線高壓線交叉，高壓線凈空高度11m，基坑現(xiàn)場平面如圖1 所示。

圖1 基坑平面圖

場地地貌單元屬黃河沖積平原，基坑影響范圍內(nèi)地層主要為第四系素填土、粉質(zhì)黏土、粉土，自上而下為：素填土，平均厚度0.98m；粉質(zhì)黏土，平均厚度2.81m；粉土，平均厚度2.46m；粉質(zhì)黏土，平均厚度1.71m；粉土，平均厚度3.40m；粉質(zhì)黏土，平均厚度7.50m。

場地地下水類型為第四系孔隙潛水，水位埋深1.60～3.70m。

2 基坑支護設(shè)計

2.1 基坑支護方案

綜合管廊在K0+467.243 處與既有10kV 崔史線高壓線交叉，高壓線凈空高度11m，受高壓線高度影響，考慮到設(shè)備施工能力，該段綜合管廊基坑支護設(shè)計采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐方案，支護范圍為距離高壓線6m 以內(nèi)管廊基坑斷面，段落長度約22m，基坑深度10.0m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑支護寬度10m，人員出入口段基坑支護寬度14.5m，樁徑0.8m，樁距1.5m。設(shè)計2 道內(nèi)支撐，采用?609 鋼管，t=16mm，圍檁為雙拼45b工字鋼。支護剖面如圖2 所示。

圖2 支護樁+內(nèi)支撐支護剖面圖

其余綜合管廊明挖段基坑支護設(shè)計采用鋼板樁+內(nèi)支撐方案，基坑深度8.5～10.0m，鋼板樁采用小止口拉森IV 號鋼板樁，樁長15m，圍檁采用雙拼45b 工字鋼。設(shè)計2 道內(nèi)支撐，采用?609 鋼管，t=16mm，支護剖面如圖3 所示。

圖3 鋼板樁+內(nèi)支撐支護剖面圖

2.2 地下水控制方案

由于基坑深度較大，地下水位埋深較淺，基坑降水對周邊環(huán)境有較大不利影響，本工程采用四周止水帷幕截水（高壓旋噴樁和三軸攪拌樁）、坑內(nèi)管井降水排水、坑外回灌井回灌補水的地下水控制方案。

1）高壓旋噴樁布設(shè)在鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護段，樁徑800mm，樁間搭接300mm，有效樁長18m，水泥摻入比35%。

2）三軸攪拌樁布設(shè)在鋼板樁+內(nèi)支撐支護段，樁徑800mm，樁間搭接300mm，有效樁長20m，水泥摻入比20%。

3）降水井布設(shè)在基坑內(nèi)側(cè)兩邊施工作業(yè)面位置，間距12.0m 左右交叉布置，井深控制在比帷幕底標(biāo)高高2.0m 左右，井徑700mm，無砂濾管直徑400mm，管外包纏雙層60 目濾網(wǎng)，濾料中粗砂，均設(shè)置井底。

4）回灌井布設(shè)在帷幕外側(cè)，井間距約25m，井徑700mm，無砂濾管直徑400mm，管外包纏雙層60 目濾網(wǎng)，濾料中粗砂。

3 基坑支護施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

采用正循環(huán)泥漿護壁成孔工藝，鉆機高度8m，距高壓線滿足安全距離要求?？卓谧o筒頂部設(shè)置溢漿孔，保持鉆桿中心、鉆頭中心、鉆孔中心三點一線。開挖溝槽設(shè)置沉淀池、泥漿池，建立泥漿循環(huán)系統(tǒng)，在鉆進過程中，隨時補充損耗、漏失的泥漿。采用隔樁跳打，鉆機進尺速度控制在1.5～2m/h，終孔后進行清孔，沉渣厚度不大于100mm。受高壓線影響，鋼筋籠分3 節(jié)加工，孔口搭接，鋼筋籠吊裝分3 次進行?；炷凉嘧⒉捎盟聦?dǎo)管灌注法，首盤混凝土澆筑采用隔水膠球，正常灌注時始終保持導(dǎo)管埋深2～6m。

3.2 鋼板樁施工技術(shù)

采用振動式鋼板樁打拔機，打樁前檢查鋼板樁垂直度和鎖扣變形情況，檢查合格方可使用。從基坑一角開始插打，由于第一根鋼板樁具有導(dǎo)向作用，所以嚴(yán)格控制第一根鋼板樁的垂直度，通常利用導(dǎo)向架和限位框架來控制垂直度，鋼板樁插樁時使鋼板樁緩慢振動下沉，每根鋼板樁通過鎖口逐根連接順序施工，垂直度超差時應(yīng)予以糾偏，可采用多次糾偏的方法逐步減少偏移量，當(dāng)垂直度超差過大不能用拉齊方法調(diào)正時，拔起重打。

3.3 鋼圍檁和鋼支撐施工技術(shù)

鋼圍檁為雙拼45b 型鋼，鋼圍檁根據(jù)設(shè)計長度由廠家定做，進場后預(yù)先試裝。鋼圍檁支架采用[22b，L850，hf=8 角鋼制作，采用M20（長285mm）脹管螺栓固定于圍護樁體上，如圖4 所示，基坑開挖至支撐設(shè)計標(biāo)高以下0.5m 時停止開挖，開始安裝鋼圍檁，鋼圍檁由人工配合起重機吊裝在支架上，鋼圍檁與樁之間要貼合緊密，如有空隙可采用混凝土填實。

圖4 鋼圍檁與支護樁連接詳圖

鋼支撐由活動端頭、固定端頭和中間節(jié)組成，如圖5 所示。各節(jié)由螺栓連接，鋼支撐安裝前先進行預(yù)拼裝，并進行編號確保安裝順序。支撐緊隨開挖進行，隨撐隨挖，先撐后挖，安裝鋼支撐同時施加預(yù)壓軸力，鋼支撐端頭加壓構(gòu)造如圖6 所示。

圖5 鋼管支撐平面布置示意圖

圖6 鋼支撐端頭加壓構(gòu)造略圖

3.4 高壓旋噴樁施工技術(shù)

采用單管旋噴法，鉆機高度6m，鉆機布置于基坑外側(cè)，機頭面向基坑，機尾背離基坑方向，采用鉆噴一體機。鉆機鉆進時同時低壓噴射水和水泥漿，使鉆桿沿導(dǎo)向架緩慢振動下沉至設(shè)計標(biāo)高后停止鉆進，然后提升鉆桿同時高壓噴射水泥漿，注漿壓力15～20MPa，提升速度10～20cm/min。采用P.O42.5 的普通硅酸鹽水泥，水灰比0.8 ∶1～1.2 ∶1，每罐灰漿攪拌時間不得少于5min，不停攪拌直至噴漿前。

3.5 三軸攪拌樁施工技術(shù)

采用兩噴四攪噴漿工藝，套打一孔法施工。采用P.O42.5 水泥，摻入量20%，鉆機鉆進時邊攪拌邊下沉，控制下沉速度0.6～0.8m/min，鉆進到設(shè)計深度后，同時提升鉆桿和噴漿攪拌，控制鉆桿提升速度0.8～1.5m/min，直到鉆桿提升至離樁頂標(biāo)高0.5m 時關(guān)閉注漿泵，再重復(fù)下沉和提升一次，即完成兩噴四攪作業(yè)。

4 基坑監(jiān)測

4.1 監(jiān)測內(nèi)容

1）儀器監(jiān)測 采用精密儀器、設(shè)備對支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境進行的監(jiān)測。主要包括：樁頂水平位移、樁頂豎向位移；周邊地表及高壓線桿沉降；鋼管支撐軸力；地下水位；建筑物和地表裂縫寬度等。

2）巡視檢查 安排專人每天對基坑和周邊環(huán)境進行的以目測為主、以簡單設(shè)備為輔的巡查。主要包括：支護結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況；止水帷幕效果；土質(zhì)情況；降水、排水和回灌情況；基坑坡頂超載情況；道路地面沉降情況；基準(zhǔn)點、監(jiān)測點和監(jiān)測元件保護情況等。

4.2 監(jiān)測頻率

基坑監(jiān)測頻率應(yīng)根據(jù)基坑安全等級、周邊監(jiān)測對象、施工階段和施工方法、天氣變化情況和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗等綜合確定。監(jiān)測以能動態(tài)反應(yīng)基坑邊坡的穩(wěn)定和周邊環(huán)境的安全狀態(tài)為準(zhǔn)，并能在監(jiān)測數(shù)據(jù)超出預(yù)警值時為后期技術(shù)分析和采取措施提供參數(shù)和依據(jù)，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當(dāng)增加或減少監(jiān)測頻率。本項目監(jiān)測頻率按表1 執(zhí)行。

表1 監(jiān)測頻率

4.3 監(jiān)測預(yù)警值

基坑監(jiān)測預(yù)警值是判斷基坑安全性以及是否調(diào)整設(shè)計和施工方案、進而采取處置措施的重要依據(jù)。根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求，本項目基坑支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境監(jiān)測預(yù)警值如表2 所示。

表2 監(jiān)測預(yù)警值

5 結(jié)語

通過對濟南市新舊動能轉(zhuǎn)換起步區(qū)萃清路綜合管廊深基坑項目進行研究分析，根據(jù)基坑周邊環(huán)境條件的不同，結(jié)合場地巖土工程條件，該深基坑工程分別選擇了“支護樁+內(nèi)支撐”和“鋼板樁+內(nèi)支撐”兩種不同的基坑支護結(jié)構(gòu)型式，通過控制各施工關(guān)鍵技術(shù)的施工質(zhì)量，確保了基坑施工和使用期間基坑的穩(wěn)定及周邊環(huán)境的安全，對類似基坑工程的設(shè)計、施工和監(jiān)測具有一定的參考意義。O