丁亞雷，陳豪華

（中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300000）

0 引言

20 世紀(jì) 60、70 年代，受當(dāng)時(shí)國(guó)際復(fù)雜局勢(shì)的影響，我國(guó)城市興建了大批人防工程，這在當(dāng)時(shí)發(fā)揮了一定的戰(zhàn)備作用。隨著國(guó)家工作重心的轉(zhuǎn)移和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，部分人防工程由于年代久遠(yuǎn)，缺乏管理維護(hù)，結(jié)構(gòu)老化，已喪失戰(zhàn)備防護(hù)作用。廢棄的人防工程存在坍塌的危險(xiǎn)，已成為城市災(zāi)害的隱患之一［1］。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，特別是城市地下空間的開發(fā)，不可避免地與人防工程產(chǎn)生交叉，如何順利施做圍護(hù)結(jié)構(gòu)、開挖基坑，保證基坑工程的安全成為地下工程施工的重難點(diǎn)之一。

1 工程概況

本綜合管廊工程位于老舊城區(qū)，根據(jù)規(guī)劃，部分老舊建筑物需拆除，并對(duì)道路提升改造，周邊地塊規(guī)劃為大型商業(yè)及居住用地。部分地段由于拆遷不到位，尚遺留幾棟多層磚混結(jié)構(gòu)，距基坑邊距離約 7 m，設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中應(yīng)采取保護(hù)措施。原狀管線廢除后規(guī)劃為綜合管廊，除雨污水外，其他管線均入廊。設(shè)計(jì)管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面外輪廓尺寸 6.4 m×4.1 m，標(biāo)準(zhǔn)段管廊覆土深度約 4 m，部分考慮預(yù)留商業(yè)過(guò)街通道，埋深設(shè)計(jì)為 8 m。

本工程范圍地貌單元為黃河沖積平原，地勢(shì)平坦，勘察范圍內(nèi)地基土屬第四系（Q）沉積地層，土層主要為雜填土、第四系全新統(tǒng)（Q4）粉土、細(xì)砂。穩(wěn)定地下水位埋深約 14 m。

綜合考慮基坑深度、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境情況等因素，管廊基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，豎向根據(jù)基坑深度設(shè)置一道或二道φ609 mm、t=16 mm 鋼支撐。典型圍護(hù)結(jié)構(gòu)斷面如圖 1、圖 2 所示。

圖1 管廊標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)橫斷面（單位：mm）

圖2 管廊深埋段圍護(hù)結(jié)構(gòu)橫斷面（單位：mm）

根據(jù)對(duì)本工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查走訪，施工范圍內(nèi)存在若干處人防空洞，磚砌結(jié)構(gòu)，寬度約 1～1.5 m，高度約 2 m，埋深約 6 m。人防通道出入口如圖 3、圖 4 所示。

圖3 人防工程入口

圖4 人防通道

為進(jìn)一步調(diào)查人防空洞，走訪了本區(qū)域人防辦。但由于建設(shè)時(shí)備案不全，可查閱到的資料有限，且由于本人防工程廢棄已久，結(jié)構(gòu)老化嚴(yán)重，內(nèi)部通風(fēng)不暢，堆積有淤泥，人員進(jìn)入調(diào)查其具體位置危險(xiǎn)性較大。如何處理該位置不明的人防工程成為本工程的施工難題之一。

2 處理方案

2.1 常用處理方案

2.1.1 挖除法

人防工程的埋深約 6 m，可采用機(jī)械設(shè)備挖除人防通道拱部后回填素土，再進(jìn)行鉆孔樁的施工。

2.1.2 護(hù)筒穿越法［2］

采用旋挖鉆機(jī)破除人防通道磚砌結(jié)構(gòu)，在人防空洞頂?shù)装彘g砌筑磚護(hù)筒，用做樁混凝土澆筑時(shí)的模板。也可采用鋼護(hù)筒，打設(shè)鎖腳錨桿將鋼護(hù)筒固定于土層中，防止灌注混凝土?xí)r傾斜。

2.1.3 填充法［3］

采用邊施工鉆孔樁，邊發(fā)現(xiàn)，邊處理的方式。鉆孔樁成孔過(guò)程中，通過(guò)發(fā)現(xiàn)人防孔洞的鉆孔確定人防通道的具體位置，從地面通過(guò)鉆孔向人防空洞注入填充料。填充密實(shí)后再繼續(xù)鉆孔樁、基坑開挖的施工。

2.2 對(duì)比分析

由于人防工程的位置不確定，人防工程年代久遠(yuǎn)，測(cè)量難度較大，詳細(xì)調(diào)查所需的測(cè)量工作及時(shí)間難以估計(jì)，可能會(huì)嚴(yán)重制約本工程工期。且由于部分周邊建筑物尚未拆遷，敞開開挖場(chǎng)地緊張，難以保證建筑物的穩(wěn)定性，故挖除法的使用受限。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)壁后空洞會(huì)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，文獻(xiàn)［4］研究了懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)壁后土體脫空現(xiàn)象，認(rèn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)壁后土體脫空會(huì)造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移增大，穩(wěn)定性降低。結(jié)合本工程實(shí)際，由于人防通道與管廊線路交角不確定，特別是人防通道與管廊線路接近平行時(shí)（見圖 5），鉆孔樁施工會(huì)破壞原有直墻拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，人防結(jié)構(gòu)頂部塌落拱難以保持穩(wěn)定，引發(fā)土體陷落，引起地表及周邊建筑物的沉降。

由于本工程所遇人防空洞為磚砌結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)的情況下可保持穩(wěn)定性，一旦結(jié)構(gòu)遭破壞容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。而護(hù)筒穿越法僅能保證樁正常灌注，對(duì)磚砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并無(wú)有利作用。

綜上，推薦采用填充法處理人防空洞，以確保后續(xù)施工的安全及鉆孔樁的正常施工。為確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工影響范圍內(nèi)的人防結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，遭鉆孔樁破壞的人防結(jié)構(gòu)斷面均需處理，故坑外處理范圍應(yīng)大于人防結(jié)構(gòu)寬度。

圖5 鉆孔樁施工對(duì)人防通道結(jié)構(gòu)的破壞

2.3 填充料選擇（見表 1）

由于基坑內(nèi)部填充料需在基坑開挖過(guò)程中挖除，基坑內(nèi)部填充料建議選用造價(jià)低，易于開挖的粗砂；基坑邊界及基坑外側(cè)考慮便于圍護(hù)結(jié)構(gòu)施做，保證基坑穩(wěn)定性，填充料選用易于填充密實(shí)的 M5 水泥砂漿。

2.4 處理步驟

人防空洞填充處理及鉆孔灌注樁施工步驟如下，示意圖如圖 6 所示。

圖6 人防空洞填充處理示意圖（單位：mm）

1）施工鉆孔灌注樁，遇鉆桿突然下落等異常現(xiàn)象時(shí)核實(shí)是否為人防通道。

2）若確定為人防通道，提出鉆桿，下鋼護(hù)筒［5］，保證孔壁穩(wěn)定。

3）通過(guò)鉆孔測(cè)量該人防空洞深度、寬度、走向，并在地面放線標(biāo)記其位置。

4）在基坑內(nèi)人防通道頂部間隔 2 m 打φ180 mm 鉆孔，插入φ160 mm PE 管，PE 管露出地面 20 cm。通過(guò) PE 管充填粗砂。

5）通過(guò)過(guò)鉆孔樁鉆孔填充 M5 水泥砂漿，填充應(yīng)分次進(jìn)行，每一次填充應(yīng)等待一定時(shí)間間隔，待上一步填充的砂漿初凝，避免砂漿流動(dòng)范圍過(guò)大。

6）在基坑外距樁中心 2 m 處人防通道頂部打φ180 mm 鉆孔，插入φ160 mm PE 管，PE 管露出地面 20 cm。通過(guò) PE 管充填 M5 水泥砂漿。

7）在遇人防空洞的樁位處繼續(xù)成孔至設(shè)計(jì)深度，灌注樁混凝土，拔除鋼護(hù)筒。

2.5 施工注意事項(xiàng)

由于人防工程分布的不確定型，施工過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1）根據(jù)測(cè)量出的人防通道寬度、長(zhǎng)度規(guī)模，估算填充量，施工過(guò)程中記錄好每個(gè)填充孔的填充量，確?？锥磻?yīng)填充密實(shí)。如遇填充量過(guò)小，應(yīng)增設(shè)填充孔，進(jìn)一步填充密實(shí)；如遇填充量過(guò)大，則應(yīng)補(bǔ)充探測(cè)孔，進(jìn)一步調(diào)查人防通道的分布范圍。

2）由于基坑邊界處填充材料的不同，土層軟硬不均，如圖 6 中區(qū)域所示，灌注樁成孔過(guò)程中易發(fā)生傾斜度過(guò)大的情況。因此，人防空洞附近樁施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)樁的垂直度測(cè)量，控制好鉆進(jìn)參數(shù)，加強(qiáng)施工管理，及時(shí)糾偏［6］，保證垂直度施工精度，避免圍護(hù)樁進(jìn)入管廊主體結(jié)構(gòu)限界。

3）基坑內(nèi)土方開挖應(yīng)分層開挖，挖深接近人防通道位置時(shí)可采用洛陽(yáng)鏟、地震波、探地雷達(dá)等測(cè)量手段復(fù)核空洞填充效果。開挖過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、鋼支撐內(nèi)力等監(jiān)測(cè)［7］。

3 處理效果

本工程人防工程經(jīng)填充處理后，鉆孔灌注樁順利施工，如圖 7 所示，未發(fā)生灌注樁混凝土流失，無(wú)法成樁的現(xiàn)象。前期施工由于經(jīng)驗(yàn)不足，出現(xiàn)了部分鉆孔樁垂直度超限的現(xiàn)象。經(jīng)核算樁侵限量較小，主體施工時(shí)計(jì)劃鑿除少許樁表面混凝土。后期施工時(shí)通過(guò)控制鉆進(jìn)速度，勤測(cè)量保證了樁的垂直度。

圖7 人防空洞填充后鉆孔樁順利施工

圖8 人防空洞填充密實(shí)

基坑內(nèi)土方開挖出的人防通道填充密實(shí)，如圖8所示，未發(fā)生突然沉陷現(xiàn)象?；痈黜?xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)穩(wěn)定無(wú)異常。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程針對(duì)磚砌地下人防工程的處理方案在實(shí)際施工中取得了很好的效果，對(duì)類似工程，如基坑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)遇廢棄雨污水管（涵）、電力隧道等，具有一定的指導(dǎo)意義。不同環(huán)境條件、基坑形式的地下空洞可采用如下的處理方式。

1）若圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用工法樁、地下連續(xù)墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)處應(yīng)采用利于施工的填充材料，可考慮優(yōu)質(zhì)黏土、水泥土，并應(yīng)分層夯實(shí)處理。

2）對(duì)人員可進(jìn)入的地下空洞，可采用洞內(nèi)堆沙袋、砌墻封堵的處理的方式。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式的地下構(gòu)筑物采用機(jī)械破除困難時(shí)，也可采用人工挖孔樁的方法［8］人工切割破除。

3）對(duì)于埋深較淺、規(guī)模不大的地下構(gòu)筑物，基坑內(nèi)可不必填充處理?？刹捎醚鼗涌v向推進(jìn)、分層開挖的方式逐步開挖破除構(gòu)筑物。