胡健，王芳，李超珍，張艷

(1.湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 湖州 313000；2.湖州市綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實驗室，浙江 湖州 313000；3.核工業(yè)湖州勘測規(guī)劃設(shè)計院研究院有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概況

安吉兩庫引水工程引水線路位于安吉縣與湖州市區(qū)之間，經(jīng)安吉縣、長興縣、吳興區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，最終到達(dá)湖州規(guī)劃西部水廠。引水線路共分布3段，均布置地勢平坦山間沖積平原部位，其中1#管道長6.01km，2#管道長3.73km，3#管道長1.40km。文章主要以2#管道為例進(jìn)行分析。2#管道布置起點(diǎn)始于2#隧洞出口后沈埠村柴塢村，往東北方向敷設(shè)至S306省道西側(cè)，采用頂管過S306省道之后，沿后沈埠村現(xiàn)狀村道西側(cè)敷設(shè)至申嘉湖高速（避村附近）南側(cè)，通過高速公路下的涵洞采用明挖埋管方式穿過，然后向右轉(zhuǎn)向沿高速公路一側(cè)敷設(shè)，最后左轉(zhuǎn)向東北方向至3#隧洞進(jìn)口。管道線路主要以明挖埋管方式敷設(shè)，輸水管采用鋼管，管頂覆土一般為2m～2.5m。對穿越跨度大的河道，以及高速樞紐、城市主干道等部位，采用頂管施工方案，穿越其他低等級道路及溪流渠道采用明挖方式穿越。引水工程線路及位置見圖1。

圖1 引水工程線路及位置圖

2#管道段長度3730m采用直徑DN2200(Q235）的鋼管。其中在S306道處設(shè)有頂管一座，頂管段長度為123.6m，一處過申嘉湖高速，穿過兩道天然氣管道線，兩處過當(dāng)?shù)毓罚邏壕€塔4座。供水管線包括頂管段和明挖段，其中橫穿S306省道頂管段全長123.6m，直徑DN2200，套管管徑DN2600，采用工藝；穿路工藝管為Q235B焊接鋼管（Φ2200×20），穿路套管為“F”型D2600鋼筋混凝土頂管專用管（Ⅲ級）、“F”型鋼承口接口。明挖段全長3572m，設(shè)計管徑DN2200。所有管段均采用Q235B焊接鋼管（Φ2200×20），鋼管的連接均為焊接連接。此施工段包含的主要施工內(nèi)容有：土、石方開挖、淤泥開挖、鋼板樁支護(hù)、穿越省天然氣管道、穿過川氣東輸管道管橋、穿越申嘉湖高速公路橋涵通道。

2 工程自然條件

2#埋管段布置區(qū)為寬緩的河谷平原地貌，地形平緩開闊，局部略有起伏，地面標(biāo)高一般為4m～19m不等，多墾為農(nóng)田、魚塘等。其間點(diǎn)綴孤丘崗地，各崗丘或山坡坡腳地形較平緩，自然坡度一般小于15°，植被較茂密，以竹林、桑樹林為主。根據(jù)本工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報告可知該線路主要由八層土構(gòu)成，各層土的物理力學(xué)參數(shù)詳見表1，各層土性描述如下。

引水線路土體主要物理力學(xué)參數(shù)表 表1

①填土。為新近回填土，結(jié)構(gòu)松散，成分雜，性質(zhì)差異較大，未經(jīng)處理，不宜利用，管道沿線均有分布，厚度不大。

②粉質(zhì)粘土。軟塑～可塑狀，局部硬可塑狀，具中等壓縮性，韌性、干強(qiáng)度中等，均勻性較好，管道沿線分布較廣，局部缺失，可作為基礎(chǔ)持力層。

③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。含水量高，軟塑～流塑狀，壓縮性高，承載力低，局部分布，主要分布于G2K0+635～G2K0+804一帶，為特殊性巖土，未經(jīng)處理不能作為基礎(chǔ)持力層，分布于基槽開挖側(cè)壁時，穩(wěn)定性差，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)處理。

④粉質(zhì)粘土夾細(xì)砂、含礫粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾碎石?？伤軤?，中壓縮性，承載力尚可，在2#埋管段大范圍分布，埋深、厚度適中，是良好的基礎(chǔ)持力層。

⑤礫砂。含水量高，濕～飽和狀，中密，工程性能較好，但分布不均勻，僅個別鉆孔揭露，成層性較差，透鏡狀斷續(xù)分布，可作為基礎(chǔ)持力層，需考慮不均勻沉降的影響。

⑥圓礫。雜色，含水量高，濕～飽和狀，中密，顆粒級配良好，砂質(zhì)充填，分選性一般，承載力較高，工程性能好，淺埋處是較好的淺基礎(chǔ)持力層。

⑦全風(fēng)化層。較密實，呈可塑～硬塑狀，壓縮性中等，干強(qiáng)度中等，均勻性較好，工程性能較好，是較好的基礎(chǔ)持力層，但分布范圍小，僅局部分布，厚度也小，需考慮不均勻沉降的影響。

⑧強(qiáng)風(fēng)化及以下巖層。全場分布，強(qiáng)度高，均勻性好，工程性能好，是較好的基礎(chǔ)持力層，因其強(qiáng)度高，施工開挖難度大。

3 控制點(diǎn)分析計算

基坑開挖深度4.8m～7m，寬度4m?；又ёo(hù)體系采用拉森鋼板樁+鋼管支撐聯(lián)合支護(hù)。本工程溝槽局部采用拉森鋼板樁支護(hù)，采用SP-Ⅲ拉森鋼板樁進(jìn)行支護(hù)。如圖2左適用于開挖深度不大于5m的9m長鋼板樁支撐，圖2右適用于開挖深度不大于5m～6m的9m長鋼板樁支撐。鋼管內(nèi)支撐嚴(yán)格按照分層開挖，先撐后挖原則，土方開挖應(yīng)分層連續(xù)施工。

圖2 控制點(diǎn)平面位置圖

土層參數(shù)參考表1取值，本工程未揭露到地下水，不需考慮基坑降水工作?；又苓吅奢d按照地面超載計算，東側(cè)基坑一段平臺后有高速公路放坡，高速公路行車荷載按照1m土重考慮。綜合考慮距離高速公路距離，基坑開挖深度以及基坑附近房屋的影響，由圖紙資料分析可知k2+648.98、k3+102.27處高速放坡高差最大；k3+040處管道上覆土厚度最厚達(dá)到3.6m；此外雖然k2+749.95處西側(cè)高速放坡坡高僅為1m左右，但在明挖埋管基坑開挖西側(cè)存在一較高放坡。故此確定k2+648.98、k3+102.27、k3+040、k2+749.95四處危險斷面進(jìn)行驗算，其中前三斷面驗算高速車載及高邊坡對基坑開挖穩(wěn)定性及沉降影響，后一斷面驗算明挖埋管基坑開挖施工是否對邊坡穩(wěn)定性存在影響，各控制點(diǎn)平面位置如圖2。

采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）借助理正深基坑7.0版進(jìn)行計算，為便于指定設(shè)計工況，采取增量法計算。支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為二級，重要性系數(shù)取為1.0，基坑深度、嵌固深度根據(jù)地形地質(zhì)和設(shè)計要求確定，采用彈性m法計算，先假定m值進(jìn)行內(nèi)力計算，得到基坑底面的位移值；然后將位移代入估算公式計算，并可結(jié)合經(jīng)驗最終得到m值。開挖分三層施做兩層支錨計五步工況予以計算，可知開挖至第1層層底施做支錨前（對應(yīng)工況1）、開挖至第2層層底施做支錨前（對應(yīng)工況3）、開挖至基坑底（對應(yīng)工況5）為三個相對危險的工況，計算過程中土壓力調(diào)整系數(shù)取1.0，彎矩、剪力折減系數(shù)分別取0.85和1.00，荷載分項系數(shù)取1.25。k2+648.98斷面控制內(nèi)力計算結(jié)果見表2，由表可知，彈性法計算所得內(nèi)力值大約在經(jīng)典法的1.2～1.6倍左右，可見將土體視為土彈簧之后計算結(jié)果偏安全，這是因為規(guī)范做出了此法確定的分布土反力不能超過被動土壓力的規(guī)定。此外，經(jīng)基坑內(nèi)外側(cè)抗彎和抗剪驗算可知均滿足設(shè)計要求。

k2+648.98截面彎矩 表2

分別采用了三角形法、指數(shù)法和拋物線法分析了基坑開挖對管道周邊環(huán)境的影響，k2+648.98、k3+102.27、k3+040三處控制點(diǎn)周圍的地表沉降圖，如圖3～圖5。

圖3 k2+648.98斷面周邊地表沉降圖

圖4 k3+102.27斷面周邊地表沉降圖

圖5 k3+040斷面周邊地表沉降圖

經(jīng)計算分析可知，k2+648.98、k3+102.27、k3+040三處危險斷面采取現(xiàn)有支護(hù)方式下的截面驗算、整體穩(wěn)定、抗隆起、嵌固深度以及土反力均滿足設(shè)計要求。k2+648.98基坑邊緣位置發(fā)生的最大位移近4mm，受明挖埋管基坑施工的沉降影響范圍為距離基坑邊緣8m范圍以內(nèi)，因此高速坡腳處（距基坑邊緣28m）不受明挖施工影響。K3+102.27基坑邊緣位置發(fā)生的最大位移近9mm，受明挖埋管基坑施工的沉降影響范圍為距離基坑邊緣9m范圍以內(nèi)，因此高速坡腳處（距基坑邊緣11.6m）不受明挖施工影響。K3+040基坑邊緣位置發(fā)生的最大位移近8mm，受明挖埋管基坑施工的沉降影響范圍為距離基坑邊緣8.5m范圍以內(nèi)，因此高速坡腳處（距基坑邊緣15m）不受明挖施工影響。

k2+749.95處斷面（圖2d）西側(cè)高速放坡坡高很?。ń?m），可忽略其對穩(wěn)定性的影響。但在基坑附近西側(cè)接近5m處存在一高差較大的邊坡，采取了理正巖土邊坡模塊分析了其穩(wěn)定性，由于場地為粘性土或軟巖，滑面形狀假定為圓弧，抗震烈度取7度，綜合影響系數(shù)取0,25，重要性修正系數(shù)取1.0，水平地震系數(shù)取0.1，水平加速度系數(shù)假定位矩形分布，依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）采用簡化Bishop法分析可得最危險畫面對應(yīng)的剩余下滑力和抗滑力分別為211.575kN和489.740kN，可知最危險滑動面對應(yīng)的最小安全系數(shù)為2.315，穩(wěn)定性滿足要求?；勇窆荛_挖邊緣處于最危險滑動面影響范圍之外，施工對其穩(wěn)定不構(gòu)成影響。

4 結(jié)語

安吉兩庫引水工程2#供水管線主要以明挖段開挖，深度在5m以上，考慮土體性質(zhì)、上覆土厚、放坡高度、水平間距等影響因素后確定了四處危險斷面進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

①k2+648.98、k3+102.27、k3+040三處危險斷面采取現(xiàn)有支護(hù)方式下的截面驗算、整體穩(wěn)定、抗隆起、嵌固深度以及土反力均滿足設(shè)計要求。

②采取現(xiàn)有支護(hù)方式下，三處危險斷面中k2+648.98基坑邊緣位置發(fā)生的最大位移近4mm，受明挖埋管基坑施工的沉降影響范圍為距離基坑邊緣8m范圍以內(nèi)，因此高速坡腳處（距基坑邊緣28m）不受明挖施工影響。K3+102.27基坑邊緣位置發(fā)生的最大位移近9mm，受明挖埋管基坑施工的沉降影響范圍為距離基坑邊緣9m范圍以內(nèi)，因此高速坡腳處（距基坑邊緣11.6m）不受明挖施工影響。K3+040基坑邊緣位置發(fā)生的最大位移近8mm，受明挖埋管基坑施工的沉降影響范圍為距離基坑邊緣8.5m范圍以內(nèi)，因此高速坡腳處（距基坑邊緣15m）不受明挖施工影響。

③k2+749.95處斷面西側(cè)高速放坡坡高很?。ń?m），可忽略其對穩(wěn)定性的影響。但在基坑附近西側(cè)接近5m處存在一高差較大的邊坡，經(jīng)穩(wěn)定性分析可知，最危險滑動面對應(yīng)的最小安全系數(shù)為2.315，穩(wěn)定性滿足要求?；勇窆荛_挖邊緣處于最危險滑動面影響范圍之外，施工對其穩(wěn)定不構(gòu)成影響。