李 鋒，馬 威，肖榮軍，袁麗云，葉親柱

（廣東省佛山地質(zhì)局 廣東佛山 528000）

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，地下管線日益增多，地下空間越來(lái)越擁擠，各種專業(yè)網(wǎng)線升級(jí)維護(hù)工作越來(lái)越多，造成“拉鏈路”現(xiàn)象頻發(fā)［1］。而建造集各種管線于一體的地下綜合管廊可以有效解決城市地下市政管線布設(shè)難、施工難、維護(hù)難等問(wèn)題。由于綜合管廊屬于地下工程，基坑工程是其實(shí)施的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系到管廊工程的工程安全、施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效果。本文以佛山市某地下綜合管廊基坑工程為例，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到了安全經(jīng)濟(jì)、快速高效的目的，可為以后類似基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

1.1 工程概況

佛山某地下綜合管廊位于廣東省佛山市禪城區(qū)東部，主要分布于華祥路、金釵東路西側(cè)和金釵南路北側(cè)人行道下，地下管線較多，周邊建筑物密集，總長(zhǎng)約3 km（見(jiàn)圖1）。采用矩形箱涵的單倉(cāng)結(jié)構(gòu)形式，斷面凈空尺寸3.0 m×3.2 m（寬×高），廊管覆土按不小于3.0 m考慮，擬采用明挖施工工藝。

圖1 管廊周邊環(huán)境效果Fig.1 Effect of Surrounding Environment of Utility Tunnel

1.2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌類型為珠江三角洲平原區(qū)，地形平坦，地勢(shì)平整，地面高程為2.69～5.12 m。場(chǎng)地巖土層主要有：素填土、淤泥質(zhì)土、粉砂、粉質(zhì)粘土、中砂等，具體如表1［2］所示。

表1 巖土基本參數(shù)Tab.1 Basic Geotechnical Parameters

1.3 水文地質(zhì)條件

地下水穩(wěn)定水位埋深為0.45～1.45 m，地下水類型主要為賦存于第四系土層中的孔隙水和基巖裂隙水。其中淺層的中粗砂層透水較強(qiáng)，含水量較大，主要接受地表水、大氣降水的滲透補(bǔ)給，對(duì)基坑影響較大［2］。

2 設(shè)計(jì)選型

2.1 基本條件

基坑線路較長(zhǎng)，除部分支線開(kāi)挖深度小于6 m外，一般開(kāi)挖深度為6～9 m，局部達(dá)11 m。由于為軟土區(qū)，部分段周邊環(huán)境復(fù)雜，依據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-20—2016》［3］，側(cè)壁安全等級(jí)分段考慮，一、二、三級(jí)都有，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)分別為1.10、1.00、0.90；坑內(nèi)水位取坑底以下0.5 m，坑頂水位取地表以下1.0 m。

2.2 常用選型

目前常用綜合管廊基坑支護(hù)主要有：放坡、土釘墻、重力式水泥土墻、鋼板樁、預(yù)制鋼筋混凝土板樁、型鋼水泥土攪拌墻、灌注樁排樁、雙排樁、地下連續(xù)墻等，并結(jié)合內(nèi)支撐或錨桿（錨索）形成支護(hù)體系［4］，由于佛山地方已嚴(yán)格限制支護(hù)結(jié)構(gòu)出紅線，因此，土釘墻和錨桿（錨索）等不納入本次設(shè)計(jì)選型范圍，而預(yù)制鋼筋混凝土板樁對(duì)施工隊(duì)伍要求較高，且在佛山地區(qū)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)較少，不做考慮；重力式水泥土墻支護(hù)深度一般小于7 m［5］，且在淤泥發(fā)育區(qū)效果較差，雙排樁和地下連續(xù)墻造價(jià)較高，所以也不考慮；剩下主要可選支護(hù)形式有：放坡、鋼板樁、型鋼水泥土攪拌墻、灌注樁排樁。

2.3 影響因素

綜合管廊基坑工程應(yīng)綜合考慮開(kāi)挖深度、基坑規(guī)模、基坑周邊環(huán)境、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件和施工條件，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，合理選型，精心設(shè)計(jì)［4］。佛山某地下綜合管廊基坑具有開(kāi)挖深度較大，基坑寬度較小而長(zhǎng)度大，周邊環(huán)境復(fù)雜，淤泥和砂土發(fā)育等特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)與一般基坑設(shè)計(jì)相比具有更大的難度和挑戰(zhàn)。因此，針對(duì)軟土區(qū)的狹長(zhǎng)型管廊基坑，應(yīng)根據(jù)基坑深度、周邊環(huán)境和地質(zhì)條件3 個(gè)方面層層進(jìn)行基坑支護(hù)分段和疊加，然后對(duì)分段后的各段基坑分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.4 基坑支護(hù)分段

鑒于綜合管廊長(zhǎng)約3 km，各段周邊環(huán)境復(fù)雜，開(kāi)挖深度不同，淤泥和砂層發(fā)育不均的特點(diǎn)，對(duì)基坑設(shè)計(jì)分段采取了分層疊加的方法，根據(jù)基坑深度、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件3個(gè)要素，對(duì)綜合管廊進(jìn)行分段支護(hù)。

2.4.1 基坑深度

廊管采用矩形箱涵的單倉(cāng)結(jié)構(gòu)形式，斷面凈空3.0 m×3.2 m（寬×高），廊管全線覆土按不小于3.0 m 考慮，擬采用明挖施工工藝，基坑開(kāi)挖深度一般6～9 m，局部達(dá)11 m。根據(jù)這一特征，考慮不同深度對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，按照6～7 m（含6 m 以下），7～9 m，9～11 m 等3個(gè)基本深度來(lái)劃分基坑支護(hù)段。

2.4.2 周邊環(huán)境

按照基坑周邊環(huán)境的主要要素：周邊建/構(gòu)筑物、地下管線、道路等進(jìn)行考慮，距離9 m內(nèi)有保護(hù)對(duì)象為一區(qū)段（重點(diǎn)保護(hù)區(qū)），9～18 m內(nèi)有保護(hù)對(duì)象為二區(qū)段（次重點(diǎn)保護(hù)區(qū)），18 m 內(nèi)無(wú)保護(hù)對(duì)象為三區(qū)段（一般保護(hù)區(qū)）。

2.4.3 地質(zhì)條件

本場(chǎng)地基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)的主要不利地質(zhì)條件為淤泥和砂土發(fā)育，其中淤泥的厚度對(duì)支護(hù)受力影響較大，而砂層則對(duì)基坑側(cè)壁和坑底涌水有重點(diǎn)影響，因此，本次對(duì)地表下15 m范圍內(nèi)，淤泥發(fā)育厚度超過(guò)5 m 的列為重點(diǎn)區(qū)段，基坑底位于砂層的為重點(diǎn)區(qū)段進(jìn)行考慮。

2.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析并結(jié)合吳顯偉等人［6-9］的研究，綜合管廊適用的基坑支護(hù)形式主要有放坡、鋼板樁、型鋼水泥土攪拌墻及灌注樁排樁，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，各支護(hù)各類支護(hù)結(jié)構(gòu)適用條件如表2所示。

表2 各類支護(hù)結(jié)構(gòu)適用條件一覽Tab.2 List of Applicable Conditions of Various Supporting Structures

根據(jù)表2，結(jié)合管廊的周邊環(huán)境和地質(zhì)條件，本次基坑主要采取了如下4種支護(hù)措施：

⑴放坡。位于東平路段的纜線溝段，開(kāi)挖深度2.8 m，周邊為空地，適宜；

⑵鋼板樁+內(nèi)撐。不具放坡段的優(yōu)選方案，若受力和變形不能滿足要求，再選其他兩種方案，為本次基坑支護(hù)的主體方案；

⑶型鋼水泥土攪拌墻（SMW）+內(nèi)撐。鋼板樁+內(nèi)撐計(jì)算不通過(guò)，或周邊有重點(diǎn)保護(hù)的支護(hù)段采用；

⑷灌注樁排樁+內(nèi)撐。由于造價(jià)最高，一般在型鋼水泥土攪拌墻+內(nèi)撐不適宜的情況下才采用此方案，主要位于金釵東路穿越魁奇路的支護(hù)段。

綜合管廊各段基坑經(jīng)過(guò)上述4種方案的比選和試算，形成最終方案，典型支護(hù)剖面如圖2 所示，支護(hù)方案匯總詳如表3［10］所示。

表3 綜合管廊基坑支護(hù)一欄Tab.3 List of Foundation Pit Support of Utility Tunnel

圖2 基坑支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)斷面Fig.2 Standard Section of Foundation Pit Support （mm）

3 施工效果

綜合管廊基坑從2020年底開(kāi)始施工，目前約完成線路的一半，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，如圖3所示，除局部靠近基坑的圍墻未拆除而發(fā)生變形外，未出現(xiàn)其它破壞跡象，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都在控制值范圍內(nèi)，基本達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

圖3 施工中的管廊基坑Fig.3 Utility Tunnel Foundation Pit in Construction

4 小結(jié)

與常規(guī)建筑基坑不同，綜合管廊基坑一般具有基坑狹小、延線較長(zhǎng)、地質(zhì)條件多變、周邊環(huán)境多變等特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)也需要采取不同的方法，一般要注意如下幾點(diǎn)：

⑴精細(xì)化和動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)是綜合管廊基坑設(shè)計(jì)的必然要求。管廊基坑一般線路較長(zhǎng)，各段開(kāi)挖深度、周邊環(huán)境、地質(zhì)和水文條件等各不相同，這就需要根據(jù)各段情況，分段進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)；同時(shí)，由于線路較長(zhǎng)，涉及范圍廣，周期較長(zhǎng)，在前期方案設(shè)計(jì)階段，往往不能全面掌握詳細(xì)、準(zhǔn)確的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)邊界，從而需要不斷根據(jù)新的設(shè)計(jì)邊界條件（如周邊環(huán)境的變化、施工組織的需要、交通疏導(dǎo)的影響等）進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

⑵管廊結(jié)構(gòu)、基坑深度、周邊環(huán)境和地質(zhì)條件等是基坑優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素。準(zhǔn)確掌握管廊分布和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，弄清各段基坑開(kāi)挖深度是基坑設(shè)計(jì)的前提；弄清各段的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件是基坑設(shè)計(jì)的基本，充分了解基坑周邊環(huán)境現(xiàn)狀及未來(lái)動(dòng)態(tài)的變化，尤其是地下管線、地鐵、地面道路、橋梁、建筑物和河涌等，是基坑優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

⑶安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、保護(hù)環(huán)境、施工快速的基坑支護(hù)方案是優(yōu)化設(shè)計(jì)的最終目的。綜合管廊一般臨近道路或建/構(gòu)筑物，由于紅線外用地協(xié)調(diào)難度很大，且各產(chǎn)權(quán)單位及地區(qū)規(guī)定限制，支護(hù)體系的隱蔽部分也無(wú)法超越紅線，且一般要求工期短、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、對(duì)環(huán)境污染小，因此，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，在保證安全的前提下，應(yīng)盡量采用施工速度快、經(jīng)濟(jì)較合理和環(huán)境污染少的支護(hù)方案，如可回收的鋼板樁、SMW 工法樁等。