枣庄市综合管廊工程基坑支护施工技术

2017-09-03白玉坤

地质装备 2017年4期

关键词：冠梁居民楼土钉

白玉坤

(1. 山东省鲁南地质工程勘察院，山东济宁 272100；2. 山东省华鲁工程总公司，山东济宁 272100)

枣庄市综合管廊工程基坑支护施工技术

白玉坤1,2

(1. 山东省鲁南地质工程勘察院，山东济宁 272100；2. 山东省华鲁工程总公司，山东济宁 272100)

地下综合管廊是当前新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一，可保持路容完整和美观，降低路面多次翻修和工程管线维修费用，保持路面的完整性和各类管线的耐久性，也便于各种管线的敷设、增减、维修和日常管理，节约大量的建设用地。但综合管廊因路线较长，且在城区较繁华地段，管廊规划周边存在大量的地上、地下管线及建筑，加之地质条件复杂，安全风险加大，如何因地制宜的采取措施以确保管廊在开挖施工期间的安全是重要的关注重点。本文综合分析了具有复杂周边环境代表性的枣庄市综合管廊工程基坑支护的设计及施工，为今后类似的工程施工提供参考。

综合管廊；基坑支护；内支撑；降水

0 引言

2015年，中央政府决定统筹城市地上、地下建设，使城市既有“面子”，更有“里子”，决定在全国各地大力建设城市地下综合管廊，建设海绵城市，消除黑臭水体。为响应中央政府号召，近年来各地纷纷在城区大力进行地下综合管廊建设。地下综合管廊可有效杜绝“拉链马路”现象，该系统不仅能解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。地下综合管廊的建设避免由于敷设和维修地下管线频繁挖掘道路而对交通和居民出行造成影响和干扰，保持路容完整和美观，降低了路面多次翻修的费用和工程管线的维修费用，保持了路面的完整性和各类管线的耐久性。由于地下综合管廊内管线布置紧凑合理，有效利用了道路下的空间，节约了城市用地。此外，该系统还具有一定的防震减灾作用。但综合管廊因路线较长，且在城区较繁华地段，管廊规划周边存在大量的地上、地下管线及建筑，加之地质条件复杂，安全风险加大。如何因地制宜地采取措施以确保管廊在开挖施工期间的安全是重要的关注重点。本文综合分析了具有复杂周边环境代表性的枣庄市综合管廊工程基坑支护的设计及施工，为今后类似工程的施工提供参考。

1 工程概况

1.1 基本情况

项目位于枣庄市中区中兴大道南侧，西起春檀路，东至解放路，全长1790 m，基坑开挖深度7.3 m左右。要求管廊在基坑开挖及施工期间，不能中断中兴大道的正常运营；不能危及管廊南侧距管廊基础底边线外2.0 m左右的五处二层危旧基础埋深0.5 m、基础形成为毛石基础的民房正常居住，局部地下1.0 m左右有污水管道平行埋置于管廊南测约3.0 m处。

1.2 地层情况

根据岩土工程勘察报告，各地层描述如下。

(1)杂填土层

拟建场地只有13～33#、54～56#、59～62#钻孔上部见有该层，层底埋深0.90～23.20 m，层厚0.90～23.20 m，杂色，松散，稍湿，主要成分含碎石块、砖块等建筑垃圾及生活垃圾，工程性质较差。

(2)黏土层

拟建场地除21～26#、54～56#钻孔外，其余所有钻孔均见有该层, 层顶埋深0.00～2.70 m，层底埋深1.60～4.60 m，层厚0.80～4.10 m，黄褐色，硬塑，饱和，干强度高，高韧性，切面光滑，摇振反应无。该层采用厚壁敞口取土器，静压方法取原状土样27件，进行标准贯入试验12次，其试验指标值见表1。

(3)全-强风化砂岩

表1 黏土层标准贯入试验指标

层拟建场地只有1～26#钻孔揭露到该层，层面埋深3.20～23.20 m，所有钻孔均未穿透该层，进入该层最大厚度为11.80 m，浅黄色，全-强风化，胶结度差，岩芯呈砂土状至块状、手捏易碎，矿物成分主要为石英、长石，结构基本破坏，矿物成分发生变化，岩体较破碎，采取率一般。该岩石属极软岩，岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层进行标准贯入试验20次,试验指标标准值：N=64.2击。

(4)全-强风化泥岩层

拟建场地只有27～62#钻孔揭露到该层，层面埋深1.60～9.50 m，所有钻孔均未穿透该层，进入该层最大厚度为13.40 m，棕色，全-强风化，泥质胶结、胶结度差，岩芯呈土状至块状、手捏易碎，结构基本破坏，矿物成分发生变化，岩体较破碎，采取率一般。该岩石属极软岩，岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层进行标准贯入试验37次，试验指标标准值：N=67.2击。

1.3 地形、地貌及地下水

管廊经过区域地形经人工改造后，地形较平坦，有二处长度共约300 m厚属采石坑(深度35.0 m以上)位置被杂填土及生活垃圾填平而成，其余区段上部1.5 m约为碎石、砖块、建筑垃圾及生活垃圾，再下有约0.5～2.0 m呈硬塑性状态粘土，下部为岩体呈碎块状的属极软岩的全强风化粉砂岩层。本次勘察深度范围内未发现有地下水，但在丰水季节，上部岩石裂隙及风化带内可能出现地下水，为岩石裂隙水，抗浮水位可按设计路面下-4.0 m(绝对高程75.2～80.0 m)考虑。

2 基坑设计方案

根据管廊周边地上建筑物、地下管线道路等已有设施的分布特点及管线经过区段的地层情况，本次设计共划分为14个支护单元段。

第一部分：周边无建筑物及地下管线区段。根据管廊此区段杂填土、黏土层、基岩层厚度，采用1：0.3放坡复合土钉墙支护体系进行支护。复合土钉墙锚杆采用全长粘结型，土钉锚杆长度根据各土层的稳定性，对长度、杆体的钢筋直径间距、孔径进行调节，见图1。

图1 第一部分基坑开挖断面图

第二部分：管廊南侧有危旧居民楼区段。此区段共有五处，且都离拟建管廊较近(离管廊外墙约2.0 m左右)，因拆迁赔偿协议无法达成，且都属危旧楼，基础型式为毛石基础，基础埋深约0.5 m，且生活污水管线离管廊较近(约3.0 m)，为确保管廊开挖及施工期间民房不出现任何问题及纠纷，决定采用人工挖孔桩做为护坡桩，桩距1.50 m，内支撑护坡形式对坑壁进行支护，见图2、图3。

图2 第二部分基坑开挖断面图

第三部分：管廊周边全为杂填土区域。此区段共有两处，长度共约300 m，杂填土松散。此区段虽然周边环境较简单，允许基坑开挖及管廊回填前有一定变形，但因地层情况很差，机械成孔困难，且因征地红线的原因，决定采用人工挖孔桩护坡桩方式，挖孔桩采用每挖掘1.0 m就须桩壁支护，桩壁支护采用C30混凝土，见图4。

图3 第二部分基坑开挖平面图

3 基坑支护的施工措施

基坑施工从清障施工、支护桩施工、内支撑施工、基坑开挖土钉(锚杆)施工、喷面等方面制定如下有针对性的施工措施。

3.1 清障施工

(1)对位于管廊开挖范围内的天然气、污水、雨水、自来水、地下通信电缆等查明并移出场地外。

(2)对管廊开挖线内原残留建筑物的基础用机械或人工方法挖(凿)除。

3.2 支护桩施工

支护桩施工包括人工挖孔桩施工及冠梁施工。人工挖孔桩施工时，严格按设计要求放线，并保证人工挖孔的垂直度及每幅挖掘的深度以保证桩的成孔质量及挖桩人员的安全，护壁所用砼加入早强剂，严禁超挖，每向下挖掘1 m，支好模板并用钢筋片及砼浇筑好后，撤出此桩位。待护壁5天后，方可进入此桩，向下挖下一幅，基坑两侧冠梁施工时在有居民楼处的每间墙位置除按设计要求，冠梁铺设钢筋外，还须向基坑侧横向引出钢筋，以备钢筋做内支撑时与钢管进行连结，见图4。

图4 冠梁钢管支撑处冠梁外伸钢筋示意图

3.3 内支撑施工

在冠梁浇筑7天后，土方开挖前，先做内支撑，做法如下：截取∅377 mm，壁厚10 mm无缝钢管，截取长度为基坑两侧冠梁距离，把此钢管插入冠梁引出钢筋后，再用电焊把冠梁引出的钢筋与钢管有效焊接在一起，见图5。

图5 内支撑梁与冠梁连接示意图

3.4 基坑开挖、土钉(锚杆)施工喷面

梁内支撑制做结束后，先用小型挖掘机把支撑横梁内土方用小型挖掘机配合人工挖除，直至基坑底部。在挖除此部分土时，机械严禁对内支撑碰撞，每层挖土深度不超过1.5 m，每段不超过5.0 m，且应分段分层开挖，同时对基坑侧壁及周边居民楼的位移量进行随时观测，其余放坡进行复合土钉墙支护或悬壁桩支护地段也须分层分段开挖，开挖深度为设计土钉(或锚杆)的位置下0.30 m，以20 m为一段，即分层分段开挖，分层分段立即支护，在上层锚杆施工5天后，方可进行下层施工。

4 基坑降水

管廊经过区域无地下水，但在开挖过程中，局部地下1.0 m即出现地下水。经过观测此水为外来地上雨、污水所致，因此未采取帷幕等截水措施，只采取集水明排方式即可。

5 基坑监测

针对本工程的特点进行分析及信息化施工的需要，全线按有关规范及现场实际要求在坡顶、冠梁、居民楼外侧设置了相应的观测点，并拍摄了相关的照片，特别在护坡桩区域也即居民楼及附近位置，基坑开挖范围全为杂填土位置设置了大量的监测点，以监测冠梁、居民楼的倾向位移及沉降。通过监测，在基坑开挖及未回填前在有居民楼处、冠梁上监测点横向位移最大位移1 mm，竖向位移0.05 mm，居民楼外墙横向最大位移0.09 mm，竖向最大位移0.02 mm。经过有关人员分析，基坑开挖对周边居民楼未有影响，在基坑开挖范围内全为杂填土区域，在冠梁上设置的观测点横向位移量最大8.87 mm，竖向最大位移1.56 mm，虽已超过报警值，经有关人员分析，边坡位移虽有点大，不会导致基坑塌陷，且此区域周边无任何建筑物，也不影响开挖及管廊施工期间人员的安全，因此只是在施工期间严密观测基坑变形即可，未采取进一步的加固及防范措施。