周遠岳,卓連接
中交四航局第七工程有限公司,廣東 廣州 510000
城市地下公共管線是城市正常運行的生命線,傳統(tǒng)的地下管線由于規(guī)劃不合理、鋪設(shè)雜亂,地下管線事故頻發(fā),嚴重影響城市生產(chǎn)生活的正常和安全運行。為了提高城市的整體承載能力和美化城市空間,我國許多城市已經(jīng)陸續(xù)計劃修建地下綜合管廊,用以鋪設(shè)市政公共管道。具體來講是在城市地下修建一系列的隧道,將供應(yīng)城市正常運轉(zhuǎn)的電、水、氣及通信等管線進行集中鋪設(shè),集中規(guī)劃和管理,從而更科學(xué)合理地利用城市地下空間,合理配置資源,有效避免管道的重復(fù)開挖對道路交通的影響。
當前,綜合管廊建設(shè)持續(xù)推進,成為當前基礎(chǔ)建設(shè)的一大熱門。基坑支護是綜合管廊建設(shè)的重要組成部分,合理選擇經(jīng)濟、安全的基坑支護方案是綜合管廊建設(shè)的重要工作。
該項目為中交南沙新區(qū)明珠灣區(qū)靈山島尖配套工程,明珠灣規(guī)劃面積共計103km2,其中建設(shè)用地面積為60km2。靈山島尖坐落在明珠灣北部和京珠高速、靈心大道東部區(qū)域,是廣州南沙新區(qū)明珠灣片區(qū)的起點。該項目開發(fā)占地面積約為3.2km2。施工區(qū)域平面圖如圖1所示。
圖1 施工區(qū)域平面圖(虛線部分)
該項目的建設(shè)范圍包括市政和水利工程兩部分。市政府主要包括11條城市道路,8座橋梁和1個綜合管廊。綜合管廊位于沙嘴中路,全長1.312km,包括A和B兩種類型。A型綜合管廊長1287m,截面為6.2m×3.3m;B型綜合管廊長為25m,截面尺寸為5.3m×3.3m。主要工程內(nèi)容包括綜合管廊A段基坑開挖和支護、基坑回填、管溝地基處理、管溝鋼筋混凝土工程、投料口、出線井等配套設(shè)施施工;線纜托架、管道托架等附屬設(shè)施安裝。
在靈山島的南北兩側(cè)有蕉門、橫瀝等溝渠水道,島內(nèi)也有一系列河道和用于灌溉農(nóng)田地水渠,島內(nèi)的各個水渠之間差別不大,情況相似,與島外兩側(cè)的溝渠相連且在連接處設(shè)有水閘。
根據(jù)地質(zhì)成因,該工程場地地層可分為第四系充填層、第四系海陸交互沉積層和風(fēng)化基巖帶。從上到下依次包含素填土、淤泥和淤泥質(zhì)粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、中粗砂、不同風(fēng)化程度的風(fēng)化花崗巖等,現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)洞穴、滑坡等不利地質(zhì)條件。場地內(nèi)存在淤泥質(zhì)粉砂、粉砂等含水性強、開挖穩(wěn)定性差的土層,因此在設(shè)計和施工作業(yè)中應(yīng)予以充分重視,以免發(fā)生液化、坍塌等事故。
經(jīng)過勘察發(fā)現(xiàn),地下水位在地面以下0.27~6.21m3,地下水主要富含于淤泥質(zhì)粉砂、粉砂、中粗砂等土層中,具有較好的透水性。同時,人工填土土層中也含有一部分滯留于土層中的地下水,基巖中還含有部分因遺址風(fēng)化而產(chǎn)生的裂隙水,大氣降水已成為地下水補給的主要來源。砂層由于滲透系數(shù)高,具有較強的透水性,是主要的含水層。
由于場地的高水位和地下水的毛細作用,土壤對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)有著較強的腐蝕性,其程度相當于水本身的腐蝕性。土壤在長期浸水環(huán)境中腐蝕性較強,在干濕環(huán)境中腐蝕程度較弱。
根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等工程特點,該項目主要采用豎向支護的基坑支護方法,結(jié)合SMW工法樁、鉆孔灌注樁、鋼板樁和其他支護方法實施地下管廊基坑的支護施工。過河涌段采用筑島圍堰、鋼管樁支護并進行深井降水的施工技術(shù)方案。
過河涌段基坑采用放坡開挖、鋼板樁支護并分段進行。具體如下:首先利用其他段管廊施工挖土對過河段一側(cè)進行筑島填筑,填筑達到設(shè)計標高后在隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計線路兩側(cè)1.2m處打入鋼管樁進行支護,并在鋼管周圍設(shè)置降水井進行降水(降水井采用深管井,間距為8~10m,設(shè)置在鋼管周圍1.05m處)。降水井布置完成后降水,地下水標高降至基坑坑底設(shè)計標高以下1m,然后開挖基坑?;娱_挖采用放坡、分層開挖的方式,基坑內(nèi)部用圈梁和內(nèi)支撐進行支護,基坑邊坡用土釘墻維護。開挖至設(shè)計標高后開展隧道結(jié)構(gòu)施工,待全部結(jié)構(gòu)完成并合格后回填基坑,拆除相應(yīng)的鋼管樁及降水設(shè)施,實施過河段另一側(cè)的施工,全部完成后對河道進行恢復(fù)。
(1)土方開挖。嚴格按照設(shè)計要求開挖土方,分層分段開挖,禁止過度的深度開挖和長度開挖,開挖過程中注意臨邊防護,先機械開挖,開挖至設(shè)計標高以上留有部分土層再采用人工挖掘修正找平。分層開挖的深度通常為2~4m。淤泥質(zhì)土層分層開挖深度應(yīng)不大于1m。分層分段開挖有利于降低基坑支護的難度,減少基坑位移,加快施工進度,合理利用場地,優(yōu)化配置現(xiàn)場各類資源,提高施工的安全性和效益。
(2)三軸攪拌樁施工。水泥攪拌樁施工應(yīng)連續(xù)不間斷進行,以形成抗?jié)B性高、可靠的水泥土攪拌墻[1],其中水泥含量不小于20%,水灰比值宜保持在1.5~2。在施工過程中,打樁機位于中心,平面的允許偏差為±20mm,三軸攪拌樁機立柱導(dǎo)架的垂直偏差應(yīng)不大于1/250;三軸水泥土攪拌樁應(yīng)以恒定速度下沉和提起。泥漿試塊28d的無側(cè)限抗壓強度應(yīng)不小于0.6MPa。
(3)工法樁型鋼的加工、插入及回收。工法樁型鋼的截面尺寸為HM500mm×300mm,腹板的厚度為11mm,翼緣的厚度為15mm。型鋼應(yīng)由整體材料制成,并在截面焊接時等強度焊接坡口。型鋼在插入之前應(yīng)先開展表面清污和除銹工作,該工作在干燥條件下完成,之后涂上能減少摩擦阻力的材料,檢查型鋼垂直度和接頭焊縫的質(zhì)量之后,于混凝土墻完工0.5h內(nèi)插入。插入時采用定位導(dǎo)軌并在型鋼自身重量下插入,可采用專用設(shè)備在難以插入時進行輔助下沉,加強對周邊圍護的監(jiān)測,回收之后對型鋼進行修正處理[2]。
(4)鉆孔灌注樁施工。鉆孔注漿樁的設(shè)計強度為C30,在施工前必須對注漿樁進行試成孔測試,對于易塌陷或易流的弱土采取提高泥漿性能等措施以確保孔的質(zhì)量。灌注樁位置偏差宜不大于50mm,樁頂宜不大于100mm,樁底控制在300mm以下,垂直度偏差小于1/100,頸部膨脹引起的局部凸出不大于100mm。灌注樁的溢填長度不小于樁徑的2倍。灌漿樁完成后,待混凝土達到初凝時及時回填空樁,充填材料可為素填土或中粗砂。
在地下綜合管廊基坑開挖過程中,需要對基坑的支護狀況進行監(jiān)測。通過監(jiān)測基坑支護狀況隨時了解基坑支護的狀況,及時反饋和分析變化,并根據(jù)反饋指導(dǎo)施工過程[3]。通過監(jiān)測基坑內(nèi)側(cè)支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及變形情況,可以重新設(shè)計和修正支護系統(tǒng)。在周圍建筑坡頂設(shè)置觀察點,對基坑持續(xù)進行監(jiān)測,必要時拍照留存,控制排水滲漏,更好地提高基坑墻的穩(wěn)定性?;颖O(jiān)測開始時間為基坑施工之前,地下工程完工后結(jié)束監(jiān)測,在快速卸載的基坑開挖階段,技術(shù)人員應(yīng)對關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息進行日常監(jiān)測,測量各個工程要素的初始值[4-5]。
當前,我國地下綜合管廊建設(shè)經(jīng)驗不足,綜合管廊建設(shè)根據(jù)地質(zhì)條件、周圍環(huán)境、開挖深度和施工技術(shù)方面表現(xiàn)出較大的差異和復(fù)雜性,基坑支護涉及的主要問題和困難也有所不同,支護難度較大。文章結(jié)合實際工程,闡述了基坑支護施工方案及技術(shù)要點,該工程充分考慮了工程地質(zhì)、自然環(huán)境等實際困難,采用SMW工法樁、鉆孔灌注樁、鋼板樁和其他支護方法開展地下管廊基坑支護施工,并加強了基坑開挖支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測,制訂了安全措施和預(yù)案,最終保證了施工過程的安全,為其他類似復(fù)雜管廊工程基坑支護工程建設(shè)提供了參考。