摘要 常規(guī)的綜合管廊深基坑開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)多為相互獨(dú)立，支護(hù)的覆蓋面積較大，導(dǎo)致荷載比減少，為此該文提出對(duì)城市道路地下綜合管廊深基坑開挖與支護(hù)施工工藝的設(shè)計(jì)與分析研究。結(jié)果表明：在7.62m、9.20m和10.25m三個(gè)挖掘深度背景下，針對(duì)隨機(jī)選定的6個(gè)測(cè)點(diǎn)，最終得出的荷載比均可以達(dá)到5.5以上，說(shuō)明此次設(shè)計(jì)的綜合管廊深基坑開挖與支護(hù)施工效果得到了明顯的提升，進(jìn)一步確保了施工建設(shè)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 城市道路；地下綜合管廊深基坑；挖掘加固；支護(hù)施工；管廊接入；基坑防護(hù)

中圖分類號(hào) TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）04-0094-03

0 引言

近年來(lái)，在城市化進(jìn)程的推進(jìn)背景下，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的壓力隨之增大。地下綜合管廊的建設(shè)，尤其是深基坑的施工，由于開挖深度大、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、支護(hù)覆蓋性多變且常需穿越各種地質(zhì)條件，對(duì)施工技術(shù)和管理水平提出了極高要求。當(dāng)前較為常見的深基坑挖掘與支護(hù)處理形式一般以點(diǎn)位式為主，雖然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的施工目標(biāo)，但是存在較多的不可控問題，例如深基坑塌陷、坑體下沉等[1]。為解決該問題，該文提出對(duì)城市道路地下綜合管廊深基坑開挖與支護(hù)施工工藝的分析與研究。

1 工程概況

該文選定宿遷市高鐵商務(wù)區(qū)路網(wǎng)工程綜合管廊深基坑施工作為測(cè)試的目標(biāo)對(duì)象。廣州路路段的道路紅線寬度為40 m，預(yù)設(shè)的單艙管廊長(zhǎng)為1 851 m。而富康大道當(dāng)前設(shè)定的道路紅線寬度為35 m，單艙管廊長(zhǎng)預(yù)設(shè)為560 m[2]。廣州路的單艙管廊主線凈斷面為3.0 m×3.5 m，富康大道的單艙式綜合管廊凈斷面為3.0 m×3.5 m。當(dāng)前結(jié)合上述的施工需求及標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行管廊深基坑的挖掘和支護(hù)處理。

2 設(shè)計(jì)道路地下管廊深基坑開挖與支護(hù)工藝

2.1 測(cè)量定位

根據(jù)管廊的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)，在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)。利用全站儀測(cè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)（X，Y，Z），以基準(zhǔn)點(diǎn)為基礎(chǔ)，建立施工控制網(wǎng)[3]。使用三角測(cè)量法，布設(shè)加密控制點(diǎn)位，將控制點(diǎn)間的相對(duì)位置通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出兩點(diǎn)之間的定位距離[4]。見公式（1）所示：

式中，D——定位距離（m），x1、x2——橫向距離差（m），y1、y2——屬性定位距離（m）。完成點(diǎn)位設(shè)定之后，對(duì)開挖邊界放樣。將管廊的開挖邊界線放樣到地面上，將測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)與地面重合，在坐標(biāo)上標(biāo)定出確定開挖的邊界點(diǎn)和具體位置。

2.2 分段土方開挖與臨邊防護(hù)

此次針對(duì)實(shí)際的施工處理需求，進(jìn)行土方開挖及臨邊防護(hù)處理。遵循“開槽支撐，先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，采用分段分層開挖到底的形式進(jìn)行處理[5]。預(yù)設(shè)放坡系數(shù)為1∶0.85，初始第一段設(shè)定向下開挖6.27～7.0 m之間，第二段向下開挖7.0～12.35 m

之間，具體的分層分段開挖結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

按照上述的順序挖掘之后，在當(dāng)前的挖掘的位置進(jìn)行點(diǎn)位標(biāo)定，且底部的挖掘點(diǎn)和上方的挖掘點(diǎn)需要呈現(xiàn)出直線垂直的效果，確保后期深度挖掘及支護(hù)處理的基礎(chǔ)條件。

接下來(lái)，進(jìn)行臨邊防護(hù)處理，采用鋼管搭設(shè)，上下兩道橫桿分別離地600 mm和1 200 mm。立桿間距不超過2 000 mm，立桿與基坑邊坡距離不小于500 mm，整體構(gòu)造需承受至少1 000 N的外力。基于此，在防護(hù)欄桿內(nèi)側(cè)掛設(shè)密目安全網(wǎng)，外側(cè)設(shè)置200 mm高踢腳板，防止物體掉落，完成基礎(chǔ)性施工環(huán)境的設(shè)定。

2.3 驗(yàn)槽及混凝土墊層

驗(yàn)槽是在土方開挖完成后，對(duì)基坑底部進(jìn)行的全面檢查和驗(yàn)收工作。清除基坑底部的浮土、碎石等雜物，確保基底干凈平整。使用水準(zhǔn)儀和測(cè)量尺對(duì)基底標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，確保符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)置網(wǎng)格點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)高程值，檢查平整度的同時(shí)，計(jì)算出高程差值，見公式（2）所示：

式中，L——高程差值（m）；E——網(wǎng)格點(diǎn)覆蓋區(qū)域（m2）；W——網(wǎng)格點(diǎn)；s——邊緣距離（m）。根據(jù)當(dāng)前測(cè)定，結(jié)合高程值進(jìn)行調(diào)整與加固，確保驗(yàn)槽之后的平衡與穩(wěn)定。將驗(yàn)槽結(jié)果詳細(xì)記錄，確認(rèn)基坑底部符合施工條件。基于此，進(jìn)行混凝土墊層的設(shè)定。當(dāng)前明確深基坑的墊層設(shè)定位置點(diǎn)，一般選定6個(gè)測(cè)點(diǎn)，并在測(cè)點(diǎn)位置上做出標(biāo)定。隨后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定墊層厚度和基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)信息，見表1所示。

在此基礎(chǔ)之上，按照預(yù)設(shè)的比例拌制混凝土，鋪設(shè)一層碎石或砂層作為墊層找平層，將拌制好的混凝土均勻鋪設(shè)在基底上，用振搗器振搗密實(shí)。具體墊層結(jié)構(gòu)見圖2所示。

此時(shí)針對(duì)鋪設(shè)的混凝土墊層，按照厚度進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力的計(jì)算，見公式（3）所示：

式中，F(xiàn)——結(jié)構(gòu)承載力（kg/m2）；A——墊層面積（m2）；δ——測(cè)點(diǎn)覆蓋位置（m）；i——預(yù)設(shè)測(cè)點(diǎn)數(shù)量（個(gè)）；e——重復(fù)測(cè)定區(qū)域（m2）。根據(jù)當(dāng)前測(cè)試計(jì)算得出的結(jié)果承載力進(jìn)行墊層設(shè)定支撐位置的調(diào)整，并對(duì)墊層進(jìn)行周期性養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)保持墊層表面濕潤(rùn)，避免干裂。養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)情況確定，一般不少于7 d。

2.4 鋼板樁+鋼支撐組合支護(hù)

針對(duì)上述深基坑的挖掘處理，接下來(lái)，需要增設(shè)對(duì)應(yīng)的支護(hù)工作。預(yù)先設(shè)定基礎(chǔ)的維護(hù)段、形式與條件，見表2所示。

根據(jù)表中的約束，進(jìn)行鋼板樁與鋼支撐的組合支護(hù)處理。在明確鋼板樁的設(shè)定位置之后，打設(shè)需嚴(yán)格控制垂直度和打入深度，以確保其形成連續(xù)的墻體結(jié)構(gòu)。在鋼板樁之間設(shè)置鋼支撐，并計(jì)算出鋼板可以承受的最大彎矩值，見公式（4）所示：

式中，ε——最大彎矩值（N·m）；M——允許應(yīng)力

（N/mm2）；Wz——鋼支撐的截面模量（m3）?；诘贸龅淖畲髲澗刂担瑯?biāo)定出此時(shí)的最大支護(hù)受力點(diǎn)，具體的支撐結(jié)構(gòu)見圖3所示。

以上述組合的方式進(jìn)行支護(hù)處理，通過鋼支撐對(duì)當(dāng)前的結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行傳遞和分配，通過平衡鋼板樁的受力平衡，可以有效限制鋼板樁的變形和位移。

當(dāng)前的支護(hù)處理需要注意的是：嚴(yán)格控制基坑開挖的進(jìn)度和順序，避免超挖或開挖速度過快導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；加強(qiáng)基坑周邊的監(jiān)測(cè)和巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常情況；做好基坑內(nèi)的排水和降水工作，確保基坑內(nèi)處于干燥狀態(tài)，減少水壓力對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。而鋼支撐則是根據(jù)受力點(diǎn)進(jìn)行支撐框架的設(shè)定，可以先結(jié)合管廊的部署設(shè)定數(shù)量及排列順序，標(biāo)定出此時(shí)的受力邊緣位置，與受力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)與覆蓋范圍的設(shè)定，完成基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

2.5 降排水處理及后期驗(yàn)收維護(hù)完成施工

降排水可以保證深基坑建設(shè)的穩(wěn)定與安全，最大限度避免下滑、塌陷、側(cè)向滑坡等問題的出現(xiàn)，降低整體工程建設(shè)的安全隱患。降排水處理需要按照設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建與之匹配的針對(duì)管廊加固的降排水系統(tǒng)。結(jié)合當(dāng)前的地勢(shì)與外部環(huán)境，采用管井井點(diǎn)降水法，在基坑周圍設(shè)置一定數(shù)量的降水井，利用水泵抽取地下水，降低基坑內(nèi)的地下水位。具體的結(jié)構(gòu)見圖4所示：

降水井的布置根據(jù)深基坑大小、形狀和地下水位情況來(lái)確定。而井深也需達(dá)到基坑底部以下一定深度（如兩倍基坑深度），以確保降水效果。一般結(jié)合地質(zhì)條件和降水要求可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整處理，控制在15～18m左右即可。降排水處理之后，通過計(jì)算抽水能力來(lái)驗(yàn)證深基坑最終的降排水效果。具體如公式（5）所示：

（m3）；r——降水井半徑（m）；v——井內(nèi)水流速度（m/s）。根據(jù)計(jì)算得出的抽水能力，判斷分析當(dāng)前對(duì)深基坑降排水的處理實(shí)際處理效果，過程中可以通過調(diào)整水泵功率和數(shù)量，進(jìn)一步確保基坑內(nèi)地下水位降至開挖面以下安全距離?；诖耍緦?shí)現(xiàn)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)定。隨后，預(yù)設(shè)后期驗(yàn)收維護(hù)機(jī)制。驗(yàn)收內(nèi)容包括支護(hù)結(jié)構(gòu)完整性、基坑尺寸和標(biāo)高、地下水位控制情況等。

3 施工結(jié)果分析

針對(duì)上述施工測(cè)定，根據(jù)過程中采集的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行測(cè)試結(jié)果的對(duì)比分析。在設(shè)定的深基坑中隨機(jī)選定6個(gè)測(cè)點(diǎn)，選擇7.62 m、9.20 m和10.25 m三個(gè)挖掘深度進(jìn)行對(duì)比，并計(jì)算出選定測(cè)點(diǎn)的荷載比，見公式（6）所示：

式中，R——荷載比；S——深基坑覆蓋面積（m2），G——支護(hù)高度（m）；H——支護(hù)可擴(kuò)展高程值（m）。針對(duì)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試結(jié)果的對(duì)比分析，見表3所示。

在7.62 m、9.20 m和10.25 m三個(gè)挖掘深度背景下，針對(duì)隨機(jī)選定的6個(gè)測(cè)點(diǎn)，最終得出的荷載比均可以達(dá)到5.5以上，這說(shuō)明此次設(shè)計(jì)的綜合管廊深基坑開挖與支護(hù)施工效果得到了明顯的提升，支護(hù)處理后，整個(gè)管廊的穩(wěn)定性與安全性較高，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)位、多層級(jí)地加固處理，進(jìn)一步確保施工建設(shè)的質(zhì)量。

4 結(jié)論

該文通過全站儀測(cè)定基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，用三角測(cè)量法布設(shè)控制點(diǎn)位，確定出邊界點(diǎn)和具體位置，進(jìn)行了深基坑開挖工作。同時(shí)設(shè)計(jì)了更加靈活、多變的支護(hù)的處理結(jié)構(gòu)，提高了施工支護(hù)的穩(wěn)定度與平衡性。同時(shí)平衡性挖掘與支護(hù)處理，一定程度上也可以進(jìn)行后期的調(diào)整及加固整合，實(shí)現(xiàn)綜合性施工建設(shè)處理，確保最終的施工效果。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-08-09

作者簡(jiǎn)介：胡旭升（1989—），男，本科，工程師，研究方向：城市道路地下綜合管廊施工。