白玉坤

(1. 山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟寧 272100；2. 山東省華魯工程總公司，山東 濟寧 272100)

棗莊市綜合管廊工程基坑支護施工技術(shù)

白玉坤1,2

(1. 山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟寧 272100；2. 山東省華魯工程總公司，山東 濟寧 272100)

地下綜合管廊是當(dāng)前新型城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，可保持路容完整和美觀，降低路面多次翻修和工程管線維修費用，保持路面的完整性和各類管線的耐久性，也便于各種管線的敷設(shè)、增減、維修和日常管理，節(jié)約大量的建設(shè)用地。但綜合管廊因路線較長，且在城區(qū)較繁華地段，管廊規(guī)劃周邊存在大量的地上、地下管線及建筑，加之地質(zhì)條件復(fù)雜，安全風(fēng)險加大，如何因地制宜的采取措施以確保管廊在開挖施工期間的安全是重要的關(guān)注重點。本文綜合分析了具有復(fù)雜周邊環(huán)境代表性的棗莊市綜合管廊工程基坑支護的設(shè)計及施工，為今后類似的工程施工提供參考。

綜合管廊；基坑支護；內(nèi)支撐；降水

0 引言

2015年，中央政府決定統(tǒng)籌城市地上、地下建設(shè)，使城市既有“面子”，更有“里子”，決定在全國各地大力建設(shè)城市地下綜合管廊，建設(shè)海綿城市，消除黑臭水體。為響應(yīng)中央政府號召，近年來各地紛紛在城區(qū)大力進行地下綜合管廊建設(shè)。地下綜合管廊可有效杜絕“拉鏈馬路”現(xiàn)象，該系統(tǒng)不僅能解決城市交通擁堵問題，還極大方便了電力、通信、燃?xì)狻⒐┡潘仁姓O(shè)施的維護和檢修。地下綜合管廊的建設(shè)避免由于敷設(shè)和維修地下管線頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響和干擾，保持路容完整和美觀，降低了路面多次翻修的費用和工程管線的維修費用，保持了路面的完整性和各類管線的耐久性。由于地下綜合管廊內(nèi)管線布置緊湊合理，有效利用了道路下的空間，節(jié)約了城市用地。此外，該系統(tǒng)還具有一定的防震減災(zāi)作用。但綜合管廊因路線較長，且在城區(qū)較繁華地段，管廊規(guī)劃周邊存在大量的地上、地下管線及建筑，加之地質(zhì)條件復(fù)雜，安全風(fēng)險加大。如何因地制宜地采取措施以確保管廊在開挖施工期間的安全是重要的關(guān)注重點。本文綜合分析了具有復(fù)雜周邊環(huán)境代表性的棗莊市綜合管廊工程基坑支護的設(shè)計及施工，為今后類似工程的施工提供參考。

1 工程概況

1.1 基本情況

項目位于棗莊市中區(qū)中興大道南側(cè)，西起春檀路，東至解放路，全長1790 m，基坑開挖深度7.3 m左右。要求管廊在基坑開挖及施工期間，不能中斷中興大道的正常運營；不能危及管廊南側(cè)距管廊基礎(chǔ)底邊線外2.0 m左右的五處二層危舊基礎(chǔ)埋深0.5 m、基礎(chǔ)形成為毛石基礎(chǔ)的民房正常居住，局部地下1.0 m左右有污水管道平行埋置于管廊南測約3.0 m處。

1.2 地層情況

根據(jù)巖土工程勘察報告，各地層描述如下。

(1)雜填土層

擬建場地只有13～33#、54～56#、59～62#鉆孔上部見有該層，層底埋深0.90～23.20 m，層厚0.90～23.20 m，雜色，松散，稍濕，主要成分含碎石塊、磚塊等建筑垃圾及生活垃圾，工程性質(zhì)較差。

(2)黏土層

擬建場地除21～26#、54～56#鉆孔外，其余所有鉆孔均見有該層, 層頂埋深0.00～2.70 m，層底埋深1.60～4.60 m，層厚0.80～4.10 m，黃褐色，硬塑，飽和，干強度高，高韌性，切面光滑，搖振反應(yīng)無。該層采用厚壁敞口取土器，靜壓方法取原狀土樣27件，進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗12次，其試驗指標(biāo)值見表1。

(3)全-強風(fēng)化砂巖

表1 黏土層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗指標(biāo)

層擬建場地只有1～26#鉆孔揭露到該層，層面埋深3.20～23.20 m，所有鉆孔均未穿透該層，進入該層最大厚度為11.80 m，淺黃色，全-強風(fēng)化，膠結(jié)度差，巖芯呈砂土狀至塊狀、手捏易碎，礦物成分主要為石英、長石，結(jié)構(gòu)基本破壞，礦物成分發(fā)生變化，巖體較破碎，采取率一般。該巖石屬極軟巖，巖體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗20次,試驗指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值：N=64.2擊。

(4)全-強風(fēng)化泥巖層

擬建場地只有27～62#鉆孔揭露到該層，層面埋深1.60～9.50 m，所有鉆孔均未穿透該層，進入該層最大厚度為13.40 m，棕色，全-強風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)、膠結(jié)度差，巖芯呈土狀至塊狀、手捏易碎，結(jié)構(gòu)基本破壞，礦物成分發(fā)生變化，巖體較破碎，采取率一般。該巖石屬極軟巖，巖體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗37次，試驗指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值：N=67.2擊。

1.3 地形、地貌及地下水

管廊經(jīng)過區(qū)域地形經(jīng)人工改造后，地形較平坦，有二處長度共約300 m厚屬采石坑(深度35.0 m以上)位置被雜填土及生活垃圾填平而成，其余區(qū)段上部1.5 m約為碎石、磚塊、建筑垃圾及生活垃圾，再下有約0.5～2.0 m呈硬塑性狀態(tài)粘土，下部為巖體呈碎塊狀的屬極軟巖的全強風(fēng)化粉砂巖層。本次勘察深度范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有地下水，但在豐水季節(jié)，上部巖石裂隙及風(fēng)化帶內(nèi)可能出現(xiàn)地下水，為巖石裂隙水，抗浮水位可按設(shè)計路面下-4.0 m(絕對高程75.2～80.0 m)考慮。

2 基坑設(shè)計方案

根據(jù)管廊周邊地上建筑物、地下管線道路等已有設(shè)施的分布特點及管線經(jīng)過區(qū)段的地層情況，本次設(shè)計共劃分為14個支護單元段。

第一部分：周邊無建筑物及地下管線區(qū)段。根據(jù)管廊此區(qū)段雜填土、黏土層、基巖層厚度，采用1：0.3放坡復(fù)合土釘墻支護體系進行支護。復(fù)合土釘墻錨桿采用全長粘結(jié)型，土釘錨桿長度根據(jù)各土層的穩(wěn)定性，對長度、桿體的鋼筋直徑間距、孔徑進行調(diào)節(jié)，見圖1。

圖1 第一部分基坑開挖斷面圖

第二部分：管廊南側(cè)有危舊居民樓區(qū)段。此區(qū)段共有五處，且都離擬建管廊較近(離管廊外墻約2.0 m左右)，因拆遷賠償協(xié)議無法達成，且都屬危舊樓，基礎(chǔ)型式為毛石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約0.5 m，且生活污水管線離管廊較近(約3.0 m)，為確保管廊開挖及施工期間民房不出現(xiàn)任何問題及糾紛，決定采用人工挖孔樁做為護坡樁，樁距1.50 m，內(nèi)支撐護坡形式對坑壁進行支護，見圖2、圖3。

圖2 第二部分基坑開挖斷面圖

第三部分：管廊周邊全為雜填土區(qū)域。此區(qū)段共有兩處，長度共約300 m，雜填土松散。此區(qū)段雖然周邊環(huán)境較簡單，允許基坑開挖及管廊回填前有一定變形，但因地層情況很差，機械成孔困難，且因征地紅線的原因，決定采用人工挖孔樁護坡樁方式，挖孔樁采用每挖掘1.0 m就須樁壁支護，樁壁支護采用C30混凝土，見圖4。

圖3 第二部分基坑開挖平面圖

3 基坑支護的施工措施

基坑施工從清障施工、支護樁施工、內(nèi)支撐施工、基坑開挖土釘(錨桿)施工、噴面等方面制定如下有針對性的施工措施。

3.1 清障施工

(1)對位于管廊開挖范圍內(nèi)的天然氣、污水、雨水、自來水、地下通信電纜等查明并移出場地外。

(2)對管廊開挖線內(nèi)原殘留建筑物的基礎(chǔ)用機械或人工方法挖(鑿)除。

3.2 支護樁施工

支護樁施工包括人工挖孔樁施工及冠梁施工。人工挖孔樁施工時，嚴(yán)格按設(shè)計要求放線，并保證人工挖孔的垂直度及每幅挖掘的深度以保證樁的成孔質(zhì)量及挖樁人員的安全，護壁所用砼加入早強劑，嚴(yán)禁超挖，每向下挖掘1 m，支好模板并用鋼筋片及砼澆筑好后，撤出此樁位。待護壁5天后，方可進入此樁，向下挖下一幅，基坑兩側(cè)冠梁施工時在有居民樓處的每間墻位置除按設(shè)計要求，冠梁鋪設(shè)鋼筋外，還須向基坑側(cè)橫向引出鋼筋，以備鋼筋做內(nèi)支撐時與鋼管進行連結(jié)，見圖4。

圖4 冠梁鋼管支撐處冠梁外伸鋼筋示意圖

3.3 內(nèi)支撐施工

在冠梁澆筑7天后，土方開挖前，先做內(nèi)支撐，做法如下：截取?377 mm，壁厚10 mm無縫鋼管，截取長度為基坑兩側(cè)冠梁距離，把此鋼管插入冠梁引出鋼筋后，再用電焊把冠梁引出的鋼筋與鋼管有效焊接在一起，見圖5。

圖5 內(nèi)支撐梁與冠梁連接示意圖

3.4 基坑開挖、土釘(錨桿)施工噴面

梁內(nèi)支撐制做結(jié)束后，先用小型挖掘機把支撐橫梁內(nèi)土方用小型挖掘機配合人工挖除，直至基坑底部。在挖除此部分土?xí)r，機械嚴(yán)禁對內(nèi)支撐碰撞，每層挖土深度不超過1.5 m，每段不超過5.0 m，且應(yīng)分段分層開挖，同時對基坑側(cè)壁及周邊居民樓的位移量進行隨時觀測，其余放坡進行復(fù)合土釘墻支護或懸壁樁支護地段也須分層分段開挖，開挖深度為設(shè)計土釘(或錨桿)的位置下0.30 m，以20 m為一段，即分層分段開挖，分層分段立即支護，在上層錨桿施工5天后，方可進行下層施工。

4 基坑降水

管廊經(jīng)過區(qū)域無地下水，但在開挖過程中，局部地下1.0 m即出現(xiàn)地下水。經(jīng)過觀測此水為外來地上雨、污水所致，因此未采取帷幕等截水措施，只采取集水明排方式即可。

5 基坑監(jiān)測

針對本工程的特點進行分析及信息化施工的需要，全線按有關(guān)規(guī)范及現(xiàn)場實際要求在坡頂、冠梁、居民樓外側(cè)設(shè)置了相應(yīng)的觀測點，并拍攝了相關(guān)的照片，特別在護坡樁區(qū)域也即居民樓及附近位置，基坑開挖范圍全為雜填土位置設(shè)置了大量的監(jiān)測點，以監(jiān)測冠梁、居民樓的傾向位移及沉降。通過監(jiān)測，在基坑開挖及未回填前在有居民樓處、冠梁上監(jiān)測點橫向位移最大位移1 mm，豎向位移0.05 mm，居民樓外墻橫向最大位移0.09 mm，豎向最大位移0.02 mm。經(jīng)過有關(guān)人員分析，基坑開挖對周邊居民樓未有影響，在基坑開挖范圍內(nèi)全為雜填土區(qū)域，在冠梁上設(shè)置的觀測點橫向位移量最大8.87 mm，豎向最大位移1.56 mm，雖已超過報警值，經(jīng)有關(guān)人員分析，邊坡位移雖有點大，不會導(dǎo)致基坑塌陷，且此區(qū)域周邊無任何建筑物，也不影響開挖及管廊施工期間人員的安全，因此只是在施工期間嚴(yán)密觀測基坑變形即可，未采取進一步的加固及防范措施。

6 結(jié)語

(1)根據(jù)基坑周邊環(huán)境及地層特點，分別采取正確的、有針對性的支護措施?；又攸c部位和薄弱環(huán)節(jié)重點對其進行加固及監(jiān)測；在地層較好，周邊環(huán)境好的地域可根據(jù)經(jīng)驗在保證基坑不坍塌的前提下放寬對基坑變形的要求，這樣既保證了安全，又滿足了工期節(jié)約了資金。

(2)根據(jù)不同的工況及現(xiàn)場實際情況采取分層、分段開挖、支護的方法，或是先開挖后支護(比如放坡開挖支護方式)或是先支護，后開挖(比如樁錨或內(nèi)支撐支護方式)。

2017-03-12

白玉坤(1980-)，男，山東金鄉(xiāng)人，山東省華魯工程總公司副總經(jīng)理，探礦工程師，國家注冊一級建造師，國家注冊安全工程師，主要從事樁基礎(chǔ)施工與管理工作，Tel:0537-3424915。

TU473

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1009-282X(2017)04-0036-03