郭莉

（天津城建設(shè)計院，天津市　300122）

穿越現(xiàn)狀管線的復(fù)雜基坑支護(hù)技術(shù)研究

郭莉

（天津城建設(shè)計院，天津市300122）

市政工程領(lǐng)域的基坑工程具有規(guī)模小、深度分布復(fù)雜、緊貼或穿越市政管線等特點(diǎn)，此類基坑，除常規(guī)的基坑支護(hù)保護(hù)周邊環(huán)境［1］外，尚需重點(diǎn)處理坑內(nèi)高差以及現(xiàn)狀管線的保護(hù)問題。結(jié)合具體工程實(shí)例，探討了復(fù)雜基坑穿越現(xiàn)狀管線時采取的技術(shù)措施，主要是與施工相結(jié)合的設(shè)計方法以及現(xiàn)狀管線整體考慮的保護(hù)措施，完美地解決了復(fù)雜基坑開挖時坑內(nèi)高差的處理問題，同時為基坑穿越現(xiàn)狀管線時對管線的保護(hù)提供了參考。

穿越管線；復(fù)雜基坑；支護(hù)

0　引言

隨著地下空間的不斷開發(fā)和利用，基坑開挖越來越普遍，城市中的基坑工程設(shè)計與施工受周邊環(huán)境的約束較大，對基坑周邊的建筑物、構(gòu)筑物、管線等的保護(hù)提出較高要求［2］。特別是在市政工程領(lǐng)域，管道和檢查井等的新建和改建工程的基坑開挖往往需要穿越現(xiàn)狀管線，因此對現(xiàn)狀管線的保護(hù)成為市政基坑工程中的重要組成部分。此外，上述項(xiàng)目尤其是檢查井一般位于管道、井匯集處，基坑內(nèi)部深度差異較大而基坑面積較小，坑內(nèi)高差處理難度大。本文以一項(xiàng)市政基坑工程為實(shí)例，研究穿越現(xiàn)狀管線的復(fù)雜基坑支護(hù)工程技術(shù)措施。

1　基坑工程概況

1.1工程概況

擬建基坑位于城市市區(qū)道路交口處，該處新建兩個檢查井：污水檢查井W7和雨水檢查井Y8。其中污水檢查井W7連接南北向現(xiàn)狀污水管道CWd2200，同時向西連接新建污水管道Wd1000；雨水檢查井Y8連接南北向現(xiàn)狀雨水管道CYd1500，同時向西連接新建雨水管道Yd1500。基坑工程總平面如圖1所示。

圖1　基坑工程總平面圖

場地現(xiàn)地表大沽高程2.66 m，新建W7井基礎(chǔ)墊層底大沽高程-6.07 m，基坑深度8.73 m；新建Y8井基礎(chǔ)墊層底大沽高程-1.93 m，基坑深度4.59 m；新建Wd1000管道基礎(chǔ)墊層底大沽高程-3.183 m，基坑深度5.843 m；新建Yd1500管道基礎(chǔ)墊層底大沽高程-1.473 m，基坑深度4.133 m?；由疃确植既鐖D2所示。

圖2　基坑深度分布圖

1.2周邊環(huán)境概況

擬建基坑位于道路中間，周邊3倍坑深范圍內(nèi)無需要保護(hù)的建筑物、管線等，周邊環(huán)境條件較簡單。

擬建W7、Y8井連接或穿越三條重要管道，從東向西分別為：CWd2200、CYd1200、CYd1500，管道基礎(chǔ)墊層底埋深8.25 m、3.20 m、4.44 m，需重點(diǎn)保護(hù)。現(xiàn)狀管線與新建基坑位置關(guān)系如圖2所示。

2　工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件

2.1工程地質(zhì)條件

對該項(xiàng)目的巖土工程勘察報告進(jìn)行分析、歸納、整理，計算時選取的各地層參數(shù)見表1。

表1　各地層參數(shù)統(tǒng)計

2.2水文地質(zhì)條件

勘察期間測得場地地下潛水水位如下：

初見水位埋深 1.30～1.70 m，相當(dāng)于標(biāo)高2.27～2.01 m。

靜止水位埋深 1.00～1.50 m，相當(dāng)于標(biāo)高2.47～2.27 m。

場地淺層地基土的滲透性見表2。

表2　淺層地基土滲透性

3　基坑支護(hù)技術(shù)措施研究

3.1設(shè)計難點(diǎn)

（1）新建工程為2個檢查井和2條管道，4個基坑距離較近，深度差異很大（4.133 m、4.59 m、5.843 m、8.73 m），4個基坑整體考慮總面積不足300 m2，除考慮基坑整體的支護(hù)外，應(yīng)重點(diǎn)考慮坑內(nèi)高差處理問題。

（2）基坑位于現(xiàn)狀道路中間，需破除路面，截斷交通，因此需要在道路寬度方向減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的占地面積。

（3）基坑穿越現(xiàn)狀管線，現(xiàn)狀管線位置處無法施工支護(hù)樁，支護(hù)結(jié)構(gòu)無法閉合，基坑隔水、降水難度大。

（4）基坑開挖穿越的三條現(xiàn)狀管道距離近且埋深差異大，埋深分別為3.20 m、4.44 m、8.25 m。為使基坑工程順利進(jìn)行，現(xiàn)狀管線須開挖后斷開。管線開挖過程中需確保邊坡的穩(wěn)定和整體穩(wěn)定，且須保證基坑完工后新建工程能與現(xiàn)狀管線順利連接。

3.2技術(shù)措施

3.2.1采用厚度小的支護(hù)結(jié)構(gòu)，減小路面破除寬度

基坑整體的支護(hù)方案為SMW工法樁支護(hù)，兼作擋土和止水，占地面積小，同時，基坑規(guī)模小，一種樁型即可滿足需要，避免了施工同時上多臺設(shè)備。從經(jīng)濟(jì)性考慮，基坑深度差異較大，擬采用兩種樁長，新建W7井處基坑深度8.73 m，支護(hù)樁長；其他基坑深度4.133～5.843 m，支護(hù)樁短。

3.2.2支護(hù)結(jié)構(gòu)半封閉

垂直于現(xiàn)狀管線的基坑南、北兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)不封閉，現(xiàn)狀管線按照二級放坡開挖的方式逐步暴露（見圖3），管道前端下部插入40 b工字鋼，防止整體滑動破壞。降水時，除在基坑內(nèi)部布置降水井外，管道開挖部分南北兩側(cè)各布置一口降水井（見圖4），減少坑外地下水向坑內(nèi)匯入。

圖3　管道南北兩側(cè)二級放坡開挖暴露

圖4　降水井平面布置

3.2.3與施工結(jié)合的設(shè)計方法

基坑支護(hù)的一般做法為：支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后滿足土方開挖條件時，基坑開挖至坑底標(biāo)高，然后向上施工地下結(jié)構(gòu)以及地上結(jié)構(gòu)。如果采用這一思路，本基坑各處同時開挖到坑底標(biāo)高，則存在如下問題：現(xiàn)狀管與W7井高差5.53 m、0.48 m，新建Wd1000與W7井高差2.89 m，Y8井與W7井間高差4.14 m，這四處均需要在基坑內(nèi)部增設(shè)40 b工字鋼支護(hù)，為了控制樁頂變形，則樁頂標(biāo)高必然不統(tǒng)一，設(shè)計過于復(fù)雜；若統(tǒng)一樁頂標(biāo)高，如將樁頂標(biāo)高置于方案中的-3.97 m，則W7和Y8井之間工字鋼樁上部有2.04 m高度土直立，計算變形不滿足要求。

為了解決這一問題，提出與施工相結(jié)合的設(shè)計方法，要求基坑開挖時應(yīng)采取兩步開挖的措施。第一步，W7井和Wd1000管道開挖至基坑底，標(biāo)高-3.97 m處施工鋼板樁，Y8井和Yd1500管道開挖至-1.47 m，施工W7井和Wd1000管道；第二步，回填至-1.93 m（Wd1000和Yd1500管道處-1.47 m），拔除鋼板樁，施工Y8井和Yd1500。分步開挖平面如圖5所示。

圖5　分步開挖平面布置圖

3.2.4現(xiàn)狀管線整體處理的保護(hù)措施

基坑開挖期間，對現(xiàn)狀管線的處理措施為調(diào)水、斷開管道，待基坑施工完畢后再恢復(fù)。基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)無法在管道處施工，因此管道處只能逐步挖土將管道暴露出來［5］。基坑穿越的三條管道從東向西分別為CWd2200、CYd1200、CYd1500，管道基礎(chǔ)墊層底埋深為8.25 m、3.20 m、4.44 m。其中CWd2200與CYd1200管道外皮緊貼，高差5.05 m；CYd1200與CYd1500相距1.3 m，高差1.24 m。如果各條管道按照自己的埋深放坡開挖，CWd2200 與CYd1200之間的高差將無法避免，兩條管道外皮緊貼，無法采取其他的技術(shù)措施處理兩者之間的高差。因此支護(hù)方案設(shè)計時最終采取的做法為：三條管道放坡開挖的總寬度相同；一級坡的高度和坡度系數(shù)相同，平臺處于同一標(biāo)高處；二級坡根據(jù)實(shí)際深度開挖。這樣有效避免了管道之間的高差處理，保障了基坑的安全，如圖6所示。

圖6　管道處開挖剖面圖

4　結(jié)語

本文以一個具體的工程實(shí)例論述了基坑開挖需穿越現(xiàn)狀管線時采取的技術(shù)措施。主要方法是放坡開挖逐步暴露管線，如遇管線密集高差較大，可將所有管線做整體處理；如果管線密集埋深相同且埋深較大，可采取支護(hù)樁打至管道頂面的方式，但要重點(diǎn)考慮支護(hù)樁下地下水的滲流問題。此外，本文提出的與施工相結(jié)合的設(shè)計方法也為基坑內(nèi)部深度差異較大的復(fù)雜基坑的支護(hù)設(shè)計提供了參考。

［1］黃定江.市政工程常用基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及設(shè)計原則［J］.城市道橋與防洪，2014（3）：177-179.

［2］姬奎香.基于ABAQUS的基坑開挖對臨近管線變形影響的數(shù)值分析［D］.天津：天津城建大學(xué)，2013.

［3］JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］JGJ/T 199—2010，型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］周杰.深基坑施工時對鄰近地鐵及民居等環(huán)境的保護(hù)措施［J］.建筑施工，2006，28（9）：671-673.

TU94+2

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1009-7716（2016）07-0242-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.071

2016-03-15

郭莉（1983-），女，山東德州人，碩士，工程師，注冊巖土工程師，從事市政工程設(shè)計工作。