喻旻天

本文結(jié)合市政下穿隧道工程實(shí)例，利用鋼管樁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量穩(wěn)定性和可回收利用性，為濱海地區(qū)軟土地層較厚的地質(zhì)情況下，提供一種兼具安全性和經(jīng)濟(jì)性的基坑支護(hù)方案。

一、工程情況介紹

本工程位于廣東省珠海市西部核心城區(qū)，為市政道路工程，道路全長(zhǎng)370m，道路等級(jí)為支路。本工程包含一座230.7m長(zhǎng)雙向兩車道下穿隧道，隧道閉口段結(jié)構(gòu)總寬10.6m，隧道基坑深度7.2m。

本工程隧道下穿通過(guò)人工湖與湖中在建的市民藝術(shù)中心地下結(jié)構(gòu)連接。道路南側(cè)為已完成地下結(jié)構(gòu)、地上結(jié)構(gòu)在建的大型商業(yè)辦公綜合體，地下結(jié)構(gòu)距離本工程支護(hù)15.67m；北側(cè)為已開(kāi)挖基坑正在施工地下結(jié)構(gòu)的高級(jí)酒店及已建成使用的政府辦公樓，基坑采用SMW工法樁工藝，距離本工程支護(hù)18.6m。本工程開(kāi)工前，因北側(cè)酒店基坑施工已造成本工程場(chǎng)地現(xiàn)狀臨時(shí)路開(kāi)裂下沉，局部下沉超過(guò)1m。

二、工程地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地地質(zhì)條件較差，由上至下地層依次為素/沖填土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖。其中淤泥層平均厚度17.3m，飽和，流塑，含水量62.2%，直剪快剪法測(cè)得黏聚力4.5kPa，內(nèi)摩擦角2.6°；淤泥質(zhì)土層平均厚度15.5m，含水量46.1%，飽和，流塑，直剪快剪法測(cè)得黏聚力7.1kPa，內(nèi)摩擦角5.2°。

三、鋼管樁支護(hù)設(shè)計(jì)方案

鋼管樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)在珠海地區(qū)過(guò)往只有在海上施工橋梁承臺(tái)等大型構(gòu)筑物時(shí)作為止水鋼圍堰時(shí)使用。因鋼管樁支護(hù)主要經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)在于其鋼管可回收利用，因此打拔鋼管樁的難易度和拔出后鋼管樁的磨損變形情況均對(duì)使用成本造成影響。海上施工時(shí)，作為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)使用時(shí)間短，經(jīng)簡(jiǎn)單防腐處理后，海水腐蝕對(duì)鋼管影響小，鋼管在海水及海底土層內(nèi)打拔容易，適合作為水上施工圍堰使用。

鑒于本工程地質(zhì)以淤泥及淤泥質(zhì)土層為主，同樣具備輕易打拔鋼管樁條件，且耐腐蝕性和止水要求均較海上要求低。本工程采用材質(zhì)為Q345B的Φ830×12mm鋼管，樁間距1.08m，最深處樁長(zhǎng)42m，樁端穿透淤泥質(zhì)土層進(jìn)入粉質(zhì)黏土層3m至5m。鋼管樁按20m/22m長(zhǎng)度在工廠內(nèi)加工，經(jīng)驗(yàn)收合格后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)焊接。為避免因焊接質(zhì)量問(wèn)題，連接位置成為鋼管樁薄弱點(diǎn)帶來(lái)的安全隱患，鋼管樁施工時(shí)相鄰鋼管樁間接縫位置須上下錯(cuò)開(kāi)2m。為增加鋼管剛度避免局部因受力不均勻發(fā)生變形，考慮到鋼管內(nèi)設(shè)置縱肋將增加加工難度和不利于鋼管打拔，本工程在鋼管樁打入后基坑開(kāi)挖之前，將樁頂12m范圍鋼管內(nèi)淤泥土抽出，換填并密實(shí)中粗砂以減小鋼管變形風(fēng)險(xiǎn)。

鋼管間通過(guò)鎖扣相連。鎖扣鋼管樁圍堰常用的鎖扣形式有 T-C 型、T-L 型及 C-C 型，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下表所示。

類型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)T-C型 構(gòu)造簡(jiǎn)單，止水性能中等 材料用量較大T-L型 止水性能最佳 兩側(cè)L型角鋼需增設(shè)連接件，構(gòu)造復(fù)雜C-C型 構(gòu)造簡(jiǎn)單 材料用量大，止水差

鑒于本工程位于陸地上，淤泥土透水性差、鋼管間止水要求低，樁間鎖扣采用T-C型，由φ180×10mm無(wú)縫鋼管+I16工字鋼組成。

樁間鎖扣僅在樁頂以下20m范圍設(shè)置。樁間鎖扣與鋼管樁在現(xiàn)場(chǎng)加工，需具備一定強(qiáng)度及剛度的型鋼組成專用胎架。鋼管樁鎖扣焊接先采用連續(xù)電焊后，再實(shí)施滿焊，焊縫厚度不小于10mm，每隔 1.5m 焊接10mm厚的加強(qiáng)鋼板，用以連接鋼管樁和鎖扣鋼管，鋼管樁鎖扣焊接加工完成后，對(duì)兩側(cè)鎖扣用兩根2m至3m的短樁作通過(guò)試驗(yàn)，以2至3人拉動(dòng)通過(guò)為宜。鎖扣通不過(guò)或樁身有彎曲、扭曲等缺陷，采用冷彎，熱敲（溫度不超過(guò)1000℃），焊補(bǔ)、鉚補(bǔ)等方法加以整修。

本工程支護(hù)內(nèi)支撐采用常規(guī)腰梁+橫撐體系。橫撐設(shè)置2道，橫撐采用無(wú)縫鋼管，尺寸為D600x12mm，腰梁采用H580×600×28/35型鋼。

四、鋼管樁與目前市政隧道主要基坑支護(hù)方式對(duì)比

目前，珠海地區(qū)市政下穿隧道主要基坑支護(hù)方式為鉆孔灌注樁+樁間高壓旋噴止水樁和SMW工法樁。

鉆孔灌注樁+樁間高壓旋噴止水樁支護(hù)主要通過(guò)鋼筋混凝土灌注樁作為主要受力結(jié)構(gòu)，樁間高壓旋噴樁進(jìn)行止水。其主要優(yōu)勢(shì)在于基坑整體穩(wěn)定性佳，對(duì)周邊構(gòu)筑物保護(hù)效果好，可通過(guò)多種方式檢測(cè)成樁質(zhì)量以確保施工安全。但缺點(diǎn)為施工工期較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性差，且支護(hù)結(jié)構(gòu)屬永久結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)致下穿隧道兩側(cè)地面輔道出現(xiàn)差異沉降。

SMW工法樁支護(hù)主要通過(guò)在水泥攪拌樁帷幕中插入H型鋼作為支護(hù)主要受力材料。其主要優(yōu)勢(shì)在于施工快，經(jīng)濟(jì)性好。但由于該支護(hù)方式施工質(zhì)量與施工水平關(guān)系較大，且無(wú)可靠手段對(duì)該支護(hù)形式的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，軟土地層較厚的區(qū)域采用該支護(hù)方式的基坑多次出現(xiàn)變形、垮塌等安全事故。

鋼管樁支護(hù)與以上兩種支護(hù)形式相比均有明顯優(yōu)勢(shì)：

鋼管樁支護(hù)的造價(jià)顯著低于鉆孔灌注樁+樁間高壓旋噴止水樁支護(hù)，且施工后鋼管樁拔出，避免鉆孔灌注樁形成永久結(jié)構(gòu)導(dǎo)致隧道兩側(cè)道路縱向開(kāi)裂；鋼管樁在工廠制作后現(xiàn)場(chǎng)拼接，樁長(zhǎng)檢測(cè)和成樁質(zhì)量控制均好于SMW工法樁，鋼管樁支護(hù)與鉆孔灌注樁及SMW工法樁的造價(jià)比較見(jiàn)下表：

支護(hù)類型 估算造價(jià)（10m，雙側(cè)，未包含內(nèi)支撐）42mφ830×12mm鋼管樁@108cm+20mT-C型鎖扣 72.3萬(wàn)元42mD100cm鉆孔灌注樁@120cm+25mD60mcm高壓旋噴止水樁 129.0萬(wàn)元42mHN700×300×13×24mmH型鋼+25mD85cm三軸水泥攪拌樁 64.8萬(wàn)元

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合工程實(shí)例，將以往在海上作為圍堰使用的鋼管樁支護(hù)運(yùn)用于軟土地層較厚區(qū)域市政下穿隧道基坑，為市政隧道基坑建設(shè)提供了更具安全性和經(jīng)濟(jì)性的新選擇。