郑州市经济技术开发区综合管廊深基坑降水及支护概论

蔡春冬

简介：综合管廊是指设置于地面下用于容纳10KV电力电缆、通信光线、给水管线、中水管线、直饮水管线和热力管线等以上市政管线，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、设计、建设和管理的构造物及其附属设施，是目前城市地下空间开发的重要形式之一。由于综合管廊具有承载能力强、服务水平高、节约城市土地资源、减少城市道路开挖、延长市政管线寿命、节约地下空间资源、提高城市防灾能力的突出优点，近年来在我国的城市市政建设中得到了越来越广泛的应用。因此为满足城市市政管线设置、保护城市环境、实现城市的集约和可持续发展提供了有力的基础设施保障。河南省的第一条管廊也开始进行建设，即组建了郑州市经济技术开发区综合管廊项目。

摘 要：综合管廊众多优点是城市基础设施发展的新方向，本文介绍了河南省第一条管廊，郑州经济技术开发区综合管廊以后的发展现状，通过对综合管廊建设的安全方面分析，研究了目前我国城市综合管廊发展中存在的一系列问题，以郑州经开区综合管廊工程为例，谈一点对于管廊深基坑降水及支护的心得体会。

关键词：地质；关于降排水施工；管廊的边坡加固防护；部分支护方案；排水方案

中图分类号： F407 文献标识码： A

引言：

郑州经济技术开发区综合管廊工程项目位于河南省郑州市区东南部，规划面积约22.73平方千米。

本工程施工范围为：东起四港联动路，西至南四环、机场高速，北起经南八路、潮河环路、经南八北一路，南至经南十五路、经南十四路，规划总用地面积为1047.74公顷。综合管廊布置在经开十二大街、经南九路、经开十八大街、经南十二路。总长5.555KM，断面尺寸主要以6.55*3.8米和6.35*3.5米为主，总延米为：3.633Km,端井、管线引出口、通风口、投料口、跨越地铁车站等特殊现浇段总长度为1.922Km。本工程基础底面土方开挖的一般开挖深度约为6～10m。为保证达到安全使用功能要求，项目部针对本项目的施工特点编制了深基坑开挖支护专项施工方案，经过业主、监理单位的审批，也请了相关的专家对此进行了专家论证，直到通过各单位的认证，才确保了这个方案的可行性，按照此方案进行现场施工，从各个细节方面做出了详尽的措施。以确保现场的施工安全。

一、地质特征

1、工程地质：

首先根据中国市政工程西北设计研究院有限公司提供的《郑州经济技术开发区滨河国际新城综合管廊工程可行性研究报告》，来了解本工程基坑开挖影响范围内的土层。

2、水文地质：

本场地地下水位在自然地面以下埋深约7.0～9.6m,地下水位标高约90.56-93.31m,属第四系松散岩类孔隙潜水。地下水位年变幅约1.0m,近五年最高地下水位埋深约6.0米左右（标高约93.0-95.0m左右）,历史最高地下水位埋深约3.0m左右（标高约96.0-98.0m左右）。地下水的补给主要为大气降水，雨季地下水位上升3～4m.枯水季节明显下降。北部水位埋藏较浅（0.6~3.0m）；南部由于风积沙丘缘故，埋藏较深（3.0~9.0m）。水位标高一般在82.0~105.6m。

一般地表下的地下水对混凝土、钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

郑州抗震设防设计基本烈度为七度，地震加速度值为0.15g。建筑场地类别为Ⅱ类，属可建设的一般场地。

二、设计关于降、排水要求

1、根据化工部郑州地质工程勘察院提供的《综合管廊岩土工程勘察报告》，综合管廊场地地下水位在自然地面以下埋深约7.0-9.6米，地下水的补给主要为大气降水，雨季地下水位上升3～4m.

综合管廊底面开挖深度约6-10.1m(标高约87.8-89.2m)，经南九路管廊基底面位于原地面下12~13m,已低于地下水位5-6m。

设计图纸做出以下要求：

1、综合管廊施工时应严格控制地下水位，并保持基坑干燥。基坑超过一定深度时，须采用管井降水。

2、综合管廊强度达到设计要求时，应尽快组织施工验收，合格后尽快进行基坑回填，在综合管廊顶板覆土尚未达到设计要求之前，应严格控制水位，防止综合管廊上浮。

防止综合管廊上浮主要措施：1、对基坑进行降水处理，降低地下水位；2、

综合管廊强度达到设计要求强度时，尽快进行台背回填

三、管廊的边坡加固防护分为：正常段和特殊段

1、正常段：

1.1土方开挖

根据本工程地质情况和施工顺序，采用机械沿路线走向开挖，并辅以人工辅助开挖（包括人工切边、修边）方式。基坑防护按照2～2.5m高一个台阶，开挖一级，防护一级，开挖和支护交替进行，分三次挖至基坑底部。

1.2基坑边坡加固

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）3.1.1条和3.3.3之规定：

1.3建筑基坑支护应满足下列功能要求：

1、保证周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用。

2、保证主体地下结构的施工空间。

1.4支护结构选型时，应综合考虑下列因素：

1、基坑深度；

2、土的性状和地下水情况；

3、基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构一旦失效可能产生的后果；

4、主体地下结构及其基础形式、基坑平面尺寸及形状；

5、支护结构施工工艺的可行性；

6、施工场地条件及施工季节；

7、经济指标、环保性能和施工工期。

根据《建筑基坑支护技术规程》之规定，综合管廊特性如下：

1、综合管廊基坑深度为：6.5～１0.1m

2、土质为砂性土质，透水性较好，地下水位较高，位于原地面向下7.0-9.6米左右，富水季节上升3米左右。

3、基坑为条状基坑。

基于以上原因，采用钢花管注浆对边坡进行加固。钢花管规格为Φ42*3.5mm钢管，钢花管注浆扩散半径一般为0.5～1m，本项目区域均为沙性土质，扩散半径取0.6m,钢花管行距与列距分别为1200mm、1200mm,呈梅花形布置，边坡布置三排或四排钢花管。注浆压力为0.5～1.5MPa。钢花管注浆采用水泥净浆，水灰比为1:1。

该支护形式特性如下：

1、不受季节、天气等影响。

2、施工较为便捷，无需大型设备进场。

3、费用较低。

4、通过注浆技术将水泥浆液渗透进边坡的砂性土中，有效改善砂性土的物理力学性能指标，提高边坡自身的抗滑能力；注浆后钢管留在边坡内，给边坡提供一定的锚固或抗滑作用。

5、形成隔水墙，防止周围地表渗水渗入基坑。

1.5根据基坑开挖宽度、深度及坡度的不同，采用了四种不同的加固方式：

1、边坡为1:1和1：0.9段落，采用三排钢花管进行注浆加固，第一排采用4500mm长，第二排采用3000mm长，第三排采用2500mm。

2、边坡为1:0.85段落，采用三排钢花管进行注浆加固，第一排采用4500mm长，第二排采用3500mm长，第三排采用3000mm。

3、边坡为1:0.6和1：0.65段落，第一排采用4500mm长，第二排采用4000mm长，第三排采用3500mm长，第四排采用3000mm长。

4、边坡为1:0.3段落，第一排采用5000mm长，第二排采用4000mm。第三排采用3500mm，第四排采用3000mm长。

1.6 基坑边坡防护

考虑到本工程的特点和施工作业面的地质情况，土方开挖容易引起两侧坍塌，且不利于基坑围护，存在安全隐患，必须进行较大的土方开挖线放坡，正常现浇段初步定为1：1的坡度进行放坡。

根据设计结构总说明第五款第十条要求，综合管廊在施工过程中，不得使基坑暴晒或泡水，雨季施工应采取有效的防水措施。

根据综合管廊岩土工程勘察报告，考虑到以下三方面原因：

1、本施工区域均为砂性土质，砂性土失水后，自稳性极差，极易造成边坡垮塌；

2、考虑到雨季阶段，雨水对基坑边坡的冲刷，导致基坑垮塌。

3、基坑的汇水面积较大，容易使基坑处于浸泡状态。

从上述原因得知，采用钢筋网喷射混凝土对边坡进行防护， 钢筋网采用Φ8一级钢，钢筋网网格尺寸为250mm*250mm,钢筋网搭接为250mm,钢筋网挂于钢花管尾部，并与钢花管焊接牢固。喷射混凝土厚度为80mm,混凝土强度为25MPa。

2、特殊段

考虑到本段落的特点和施工作业面的地质情况，土方开挖容易引起两侧坍塌，且不利于基坑围护，存在安全隐患，必须进行较大的土方开挖线放坡，初步定为1：1和1：0.9的坡度进行放坡，基坑两侧加宽1.5米，基坑坡脚处设置排水沟，排水沟尺寸为300mm*300mm，底部排水沟设置在边坡坡脚处，左右各设置一个1000mm×1000mm×1000mm的集水井，用水泵抽至坡顶集水池，排入集水井排水系统。

2.1管线引出段（一）（二）（三）

考虑到本工程的特点和施工作业面的地质情况，土方开挖容易引起两侧坍塌，且不利于基坑围护，存在安全隐患，必须进行较大的土方开挖线放坡，初步分别定为1：0.6和1：0.65的坡度进行放坡、1：1和1：0.6的坡度进行放坡、1：0.65和1：1的坡度进行放坡，。

2.2通风口（一）（二）（三）开挖支护方案

2.2.1通风口（一）（二）（三）

考虑到本工程的特点和施工作业面的地质情况，土方开挖容易引起两侧坍塌，且不利于基坑围护，存在安全隐患，必须进行较大的土方开挖线放坡，通风口（一）（二）初步定为1：0.85的坡度进行放坡、通风口（三）初步定为1：0.85的坡度进行放坡。

2.2.2跨越地铁站特殊现浇段

考虑到本工程的特点和施工作业面的地质情况，土方开挖容易引起两侧坍塌，且不利于基坑围护，存在安全隐患，必须进行较大的土方开挖线放坡，初步定为1：1和1：0.6的坡度进行放坡。

2.3投料口（一）和投料口（二）

考虑到本特殊段的特点和施工作业面的地质情况，土方开挖容易引起两侧坍塌，且不利于基坑围护，存在安全隐患，必须进行较大的土方开挖线放坡，初步定为1：0.3的坡度进行放坡， 边坡为1：0.3段落，采取钢花管注浆结合挂钢筋网喷射混凝土对边坡进行防护，采取四排钢花管，边坡采用挂网喷射混凝土。

2.3.1投料口（三）

边坡为1：0.85段落，采取钢花管注浆结合挂钢筋网喷射混凝土对边坡进行防护，采取三排钢花管，边坡采用挂网喷射混凝土。

四、综合管廊±000以上部分支护方案

根据综合管廊基坑加固、支护方案，综合管廊基坑施工作业面宽度为36.15m,因此经南九路综合管廊±000以上部分，分以下两部分进行支护设计。

1、道路规划宽度为41m段落。

1.1、按照经南九路道路设计边坡坡度进行开挖，边坡预留200mm~300mm,超过3m高边坡，采用挂钢筋网结合喷射混凝土进行边坡防护。

1.2、按照经南九路道路设计边坡坡度进行开挖，边坡预留200mm~300mm,低于3m高边坡，采用喷射混凝土进行边坡防护。

2、道路规划宽度为35m段落。

2.1、经南九路超过3m高边坡，边坡坡度按照1：0.8坡度进行开挖，边坡预留200mm~300mm,超过3m高边坡，采用三排注浆钢花管、挂钢筋网结合喷射混凝土进行边坡防护。

2.2、经南九路低于3m高边坡，边坡坡度按照1：1坡度进行开挖，边坡防护采用一排注浆钢花管、挂钢筋网结合喷射混凝土进行边坡防护。

五、综合管廊±000以上排水方案。

为避免基坑内集水，上部边坡积水流入管廊基坑，在坡脚处设置排水沟，排水沟尺寸为300mm*300mm，底部排水沟设置在边坡坡脚处，每隔20m设置1000mm×1000mm×1000mm的集水井，用水泵抽至坡顶集水池，通过集水池排入原有水系。

六、结语

安全第一、预防为主、综合治理的安全方针，对于社会影响大的地下工程，参建各方都必须从各方面对现场的安全引起重视，要想确保现场的施工安全，除需要施工单位在施工中注意上述事项外，还要加强对现场施工人员和个劳务队伍的管理和督促，安全交底工作做到位，落实到每个人，提高大家的安全意识，健全安全保障体系和检查制度。