城市综合管廊超深基坑开挖支护技术探讨

城市综合管廊超深基坑开挖支护技术探讨

苗世龙

中国二冶集团有限公司 内蒙古包头市014020

摘要：城市综合管廊受限于其功能要求，具有分支密集的特点。城市综合管廊支线接入用户为既有建筑时，施工场地受限，不能采用现行施工方法进行施工作业。防止使用不当的深基坑支护形式，对周边构筑物、现有道路和地下管线造成伤害，并因附近山体、现有道路荷载和恶劣地质条件影响深基坑支护结构。采用合理的深基坑支护形式和科学的基坑监测测量，可有效降低综合管廊深基坑施工对周边环境的影响，以及周边环境负荷、不利地质等因素对周边环境的影响。深基坑支护结构的影响。

关键词:综合管廊;复杂环境;老城区;深基坑;施工技术

1前言

我国作为人口大国，为解决人口大量聚集而产生的“城市病”问题，在城市地上空间有限的前提下，发展城市地下空间成为未来大城市发展的必经之路。城市综合管廊作为地下空间发展的一种表现形式，近年来在各大城市得到广泛应用。城市综合管廊的施工方法主要包括明挖施工方法、盾构施工方法、顶管施工方法等。新城区综合管廊施工主要采用明挖法，老城区综合管廊施工主要采用盾构法、顶管法和矿山法。综合管廊主体结构作为管线集中安放的共同沟始终要服务于终端建（构）筑物，因此除了主体结构施工，综合管廊还有另外一个重要的分支结构施工部分。

2综合管廊的主要施工风险按管理类型

对工程影响因素进行分类，地下综合管廊主要存在以下施工风险。（1）环境风险。环境风险是指可能影响管廊工程建设和运营的一系列环境因素，即工程所在区域的实际环境状况。涉及的因素包括工程地质、水文地质、周边市政管线、周边建筑物和河流。（2）管理风险。管理风险是指在管廊建设全过程中，由于未能做好进度管理、质量管理、安全管理和各方协同管理而导致的各种风险。(3)技术风险。技术风险主要是指管廊工程施工过程中受设计方案、施工方案选择等技术因素影响而产生的风险。这类风险是工程建设中非常重要的一类风险，一旦发生风险，就会产生很大的影响。(4)安全风险。安全风险主要是指深基坑作业中基坑坍塌、高处坠落、触电、交通事故等风险。

3复杂环境下综合管廊深基坑支护施工技术要点

3.1周边环境分析

某条大道是当前状态下已有的道路。交通流量很大。综合管廊北侧现有建筑、厂房、绿化等。对二次基坑开挖范围内的管线及周边构筑物进行勘察，做好防护措施或搬迁，对不能拆除的构筑物进行第三方房屋鉴定工作。此外，场地内地下管线较多，对工程建设也有很大影响。施工前应准确识别每条管线的走向和埋深，对现有管线采取相应的保护或迁移措施。

3.2地质水文分析

地质、水文条件对综合管廊深基坑支护形式影响较大。综合管廊该段地质、水文情况详述如下。（1）地质条件。本工程土层主要有：人工填土层、粉质土、粉质粘土、粉砂等。下伏基岩可分为全风化带、强风化带和中风化带。风化程度。其中，人工填充层一般分布在整个场地的浅表层，厚度不同，性质不同；软土层主要分布在场地标高-26.99～-0.83m范围内，厚度较厚，为综合管廊。工程基础结构所经过的主要土层；高渗透砂层主要分布在海陆相互作用软土层和岩石风化层之间。受历史沉积影响，砂层分布厚度和水平位置普遍不稳定，镜体相对不稳定。场地范围内岩石风化差异较多，基岩面较为起伏。综合管廊工程施工区内有人工填土、淤泥土、淤泥及局部基岩风化层等多种地层，所以场地的地基是不平整的地基。（2）水文条件建设区地下水类型主要为第四系孔隙水和基岩风化裂隙水。①第四系孔隙水的松散充填层和砂层是该区的主要含水层。砂层较厚、带水性强，第四系孔隙水的水量也比较大。尤其是在汛期、涨潮期或天文大潮期，河水可以通过松散的第四纪土层侧向排放到低洼地势，因此在施工时应采取相应的防渗措施。②基岩风化裂隙水基岩风化裂隙水广泛分布于本区深部基岩节理裂隙中，其持水程度主要受节理裂隙发育程度、含水率和渗透率的影响及构造、基岩风化程度等。本区基岩风化裂隙水主要出现在岩石的强风化带和中风化带，而全风化岩和类土强风化带由于粘土含量高，透水性相对较弱，水质较差；裂隙发育的碎裂强风化和中风化岩石一般具有较好的裂隙渗透性和导水性，因此透水性较好。

3.3采用合理的深基坑支护形式

本项目管廊基础位于完全风化的砂岩和粉质土壤中。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），本工程基坑边墙安全等级分别为1/2级，基坑边墙重要系数r0=1.1/1.0。设计寿命为1年。支护结构应满足基坑稳定性要求：无倾覆、滑移和局部失稳；基坑底部无抬升和管道；支持系统不不稳定。支撑结构构件被切割后不会发生强度失效。基坑围护结构的设计是根据工程特点、周围环境条件和设计原则和标准进行的。本工程采用排桩（钢板桩、现浇桩）+内支护，基坑顶部和底部设置排水沟，及时排出积水，且排水沟不得漏水，坑底排水沟必须间隔设置集水井，并及时将沟底积水排出，坑底不应积水冲刷边坡。本工程主要深基坑支护形式如下：（1）旋挖现浇桩+钢支座+水泥搅拌桩这种支护形式刚度高、控位移强度高、止水性好影响。有构造、裂隙水发育、岩层地质埋藏浅。施工步骤为：平整场地→压入现浇桩和搅拌桩停止水幕→开挖至支架下方0.5m→架设钢支架（一阶/二阶）→开挖至底部基坑→筑垫层和底板，传力混凝土→继续施工主体结构→当混凝土强度达到95%以上（包括防水施工）时，回填间隙→设置混凝土传力支架→拆除钢支撑。（2）钢板桩+钢支架这种支架刚度低，控制位移强度一般，适用于一般岩层埋深较深的地区。施工步骤为：平整场地→压钢板桩→开挖至支座下方0.5m→架设钢支座（依次为第一道/第二道）→开挖至基坑底部→筑垫层，底板、传力混凝土→继续主体结构→当混凝土强度达到95%以上（包括防水施工）时，回填间隙→设置混凝土传力支架→拆除钢支架→回收钢板桩。

3.4深基坑支护施工技术要点

（1）旋挖灌注桩+钢支架+水泥搅拌桩支架技术要点旋挖灌注桩钻孔设备就位后，必须平整、稳定，以确保无在孔形成过程中会发生倾斜和偏差。成孔钻具上应设置控制深度的尺子，施工时应做好观察记录。对于松散或微密砂、微密淤泥、软土等易塌陷或流动的软土层，应采取措施改善泥浆性能，加设防护套管。当灌注桩成孔过程中出现流沙、涌泥、塌孔、缩径等异常情况时，应暂停成孔并及时采取针对性措施，防止成孔崩溃。在成孔过程中遇到未知障碍物时，应查明其性质，在不损害现有地下管线和地下构筑物的情况下继续施工。宜采用间隔桩的施工顺序。现浇桩成孔后，必须清除孔底泥沙，清理完孔后立即浇筑水下混凝土。混凝土浇筑完成后，应在混凝土终凝后进行相邻桩的成孔施工。冠梁施工时，应清除桩顶浮浆、低强混凝土及破碎部位。冠梁施工前桩头凿凿时，桩砼强度应达到设计强度的80%以上，桩顶凿凿至新拌混凝土表面，外露钢筋应平直，浇注前必须将残渣、浮土和积水清理干净。当基坑开挖至腰梁位置时，凿开腰梁位置围护桩混凝土保护层，露出预埋钢筋并矫直后锚固在腰梁上。腰梁高度范围内的桩隙采用C20素混凝土填充。内托必须严格按设计图纸布置，内托达到设计强度要求后才能进行下道工序。钢支架的一端需与钢腰梁（固定端）焊接牢固，另一端通过钢楔与腰梁顶梁（活动端）连接；两端需捆绑φ12。在钢板桩/排桩上，防止碰撞松动和掉落。水泥搅拌桩用作止水帘。水泥采用强度等级42.5及以上的普通硅酸盐水泥，水灰比0.45～0.55，水泥掺量不低于15%；土体的无侧限抗压强度不应小于1.2MPa。搅拌车架应水平安装，导塔垂直度偏差不超过1/300，桩位偏差不超过20mm，桩径偏差不超过2%。钻孔和取芯检查后的空隙应用灌浆填充。(2)钢板桩+钢支撑施工技术要点打桩时，垂直度允许偏差为1/150，沿基坑轴线允许偏差为200mm，桩底允许偏差标高为500mm，钢板桩应连续锁紧并紧密接合。钢板桩不得使用多次使用过且变形较大的旧料，以保证桩身笔直，桩尖前向可横向倒角，倒角坡度为1：2～1：4.钢板桩在打桩前应进行防锈处理，可涂环氧煤焦油漆进行保护。钢板桩拔桩时，应在拔桩时用水泥浆或中粗砂回填间隙。（3）土方开挖施工技术要点，基坑周围地面必须排水，防止地下水流入基坑，地面必须硬化，防止地表水渗入基坑。泄漏的设施。基坑开挖时，必须在基坑内设置排水沟和集水井；雨季施工时必须加强排水措施，防止地基土浸水。

4工程施工与风险管控

4.1基础开挖与换填

综合管廊基础槽开挖深度6-10m，采用分级支护、桩锚协同体系支护、土钉墙支护和桩锚支护。基坑支护为临时支护体系，支护结构使用寿命为1年。管廊基础位于近期沉积层和第四纪沉积层中。由于地基承载力不符合设计要求，存在一定的地基沉降风险。为提高综合管廊各段之间变形缝的稳定性，避免结构不均匀沉降造成防水层撕裂的风险，需采取以下风险控制措施：延长变形每边的接缝范围为4m内部替换为6%的水稳定砂。后续施工中，未出现因下沉不均引起的防水层开裂、聚硫密封胶脱落现象、结构承插口处因下沉不均引起的混凝土开裂现象。

4.2调整施工流程

综合管廊结构的一般施工流程如下：开槽检查→垫层→导墙→防水→防水保护层→底板加固→底板混凝土→墙体加固→墙体模板→墙体混凝土→拆墙体模板→屋面支撑模板→绑扎屋面钢筋→浇筑屋面混凝土。完成一个结构工程需要14道工序，存在工期无法保证的风险。针对这种情况，对模板进行了优化，可以同时支撑墙体和屋顶模板。调整模板工序后，墙体和屋面同时浇筑，完成一段结构，减少2道工序，节省了墙体浇筑和拆模时间。按照正常状态，以上两个过程都取1d。方案优化后，每节结构可缩短6d，可有效规避工程逾期风险。

4.3管廊混凝土外观控制

在综合管廊工程施工过程中，混凝土外观普遍存在很多缺陷，如底板倒角处出现蜂窝状麻点表面，部分管廊壁面不够光滑，混凝土密度差。为避免出现各种外观质量问题，采取以下控制措施。(1)添加附加模板。在两个模板之间的接缝背面添加附加模板，以确保接缝不会松散，开缝，错位等。为了更好地满足模板表面紧密接缝的质量要求，良好的平台，且不漏浆，接口正面采用透明胶带粘合，保证拆模后墙体清水效果。为保证混凝土外观质量满足清水混凝土的美观要求，走廊内墙外立面模板采用新型模板和一次性翻模。鉴于能量舱内预埋支架多的特点，动力舱内壁预埋外露螺栓多，水信号舱内壁预支槽多，预埋件数量多。-屋顶嵌入吊环，这里的模板全部使用一次。周转模板。走廊外立面采用二次周转模板。第二次周转后的模板将不再使用。(2)应用三级止水螺栓工艺。一、用三段式剖分止水螺栓，按结构墙断面尺寸加工，保证墙模板内侧承受足够的压力。二、用专用扳手拧松锥螺母，清洗干净的锥螺母即可再次使用。第三，从模具中取出锥形螺母后，将留在墙上的螺栓孔堵住。(3)改进拉栓工艺。管廊结构内壁采用“穿墙拉栓+PVC套管”的组合方式。PVC套管的两端由高强度锥形塑料垫片辅助。固定长度取决于墙体截面和钢质保护层的厚度。膜外大内小，整体呈圆锥梯形。小面插入套筒，大面与墙模板紧密贴合，保证墙断面符合清水模板墙体的要求。（4）加强混凝土施工控制。首先，加两根钢筋固定橡胶止水带，保证浇筑混凝土时止水带不变形。

5结语

综合管廊在城市发展建设中具有重要地位，特别是对老城区改造有提升和促进作用。但在老城区综合管廊深基坑支护时，面临的施工环境较为复杂，做好深基坑支护选型尤为重要。因此，这就需要在进行地下综合管理深基坑施工时，全面认识到深基坑支护施工的难点，充分结合地下综合管廊所面临的实际复杂情况，采取针对性的措施，全面提升地下综合管廊深基坑支护实效性。

参考文献：

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