受地下复杂构筑物影响的综合管廊基坑围护方案优化设计与施工

王诗耀

（中建一局集团第二建筑有限公司，北京 102600）

1 工程概况

某管廊位于南昌市青山北路道路左幅非机动车道及绿化带下，全长1 780m，为现浇钢筋混凝土闭口箱涵结构，宽9m，高4m，平均埋深2.8～3.2m，采用明挖现浇法施工。

2 场地条件

青山北路位于南昌市老城区城乡接合部，根据物探报告显示，道路下既有管线及构筑物众多，分部范围广，涉及燃气、供水、高压电力箱涵等管线及1条3m×2m现状雨污合流箱涵。

3 基坑围护方案选择与优化

基坑围护方案设计原则为安全适用、技术先进、经济合理，因此基坑围护方案要根据施工场地条件和施工进度安排合理选择，确保围护、开挖、结构施工、回填达到动态平衡，确保资源利用最大化。

3.1 基坑围护总体方案选择

本工程基坑开挖深度约7m，根据地勘报告及周边施工环境分析，本工程可选用的围护结构体系有以下4种，优缺点对比及适用范围如表1所示。

表1 基坑围护结构优缺点分析

因工程地区为老城区，施工期间仅能占用半幅道路，施工场地狭小，施工周期短。通过技术经济比对分析，确定总体选用拉森钢板桩+对撑钢梁的围护方案，如图1所示。

图1 钢板桩围护结构

3.2 受雨污合流箱涵影响引起的第1次基坑围护方案变更和优化

3.2.1 变更原因

在K3+147—K3+215段钢板桩围护施工完毕后，随即进行土方开挖，开挖至基底后，因雨污箱涵为片石砌筑+预制盖板结构，年代久远，本身存在渗漏点，钢板桩施工时对雨污箱涵一侧土体有扰动，引发透水事故，导致基坑被淹。

3.2.2 变更与优化

因拉森钢板桩施工时的震动会造成雨污箱涵的破损，影响施工安全，原围护方案已不适用于现场施工条件，经分析论证将管廊结构外侧距离雨污箱涵3m及以内的区段调整为咬合桩+钢内支撑的围护结构，咬合桩兼具有止水效果，以减小施工时对雨污箱涵的扰动（见图2）。

图2 基坑围护方案第1次变更与优化

3.3 受雨污合流箱涵影响引起的第2次基坑围护方案变更和优化

3.3.1 变更原因

根据第1次变更及优化后的方案，约100m基坑咬合桩围护结构顺利实施。剩余段因受管线迁改影响，先进行南侧（远离雨污箱涵一侧）咬合桩的施工，由两端向中部施工，在中部剩余41根桩范围内出现连续5根桩在钻进4m深后因遇地下障碍物后无法继续钻进情况。经过人工开挖后，探明某处孔洞顶板紧贴雨污箱涵底板，基坑围护结构边线距离雨污箱涵太近，破碎难度极大，存在安全隐患，无法实施破碎。南侧未施工的咬合桩也无法继续施工。

3.3.2 变更与优化

如图3所示，由于北侧咬合桩已实施完毕，南侧支护结构仅有0.31～1.36m的有限作业空间，通过多次专家论证及方案比选决定采用非对称基坑围护结构施工。

图3 咬合桩+钢板桩围护平面及剖面

1）基坑北侧保留已实施完毕的咬合桩，南侧采用钢板桩不拔桩用作永久围护兼做止水帷幕。钢板桩引孔沉桩，引孔与钢板桩间隙采用压浆灌实。坑底部设置双排800mm@600mm高压旋喷桩加固。钢板桩内侧边线距离管廊结构边约100mm，管廊结构采用单侧支模施工。

2）南侧钢板桩外侧和雨污箱涵间预埋跟踪注浆管，采用双液（A液：水玻璃、B液：水泥浆液）注浆对土体加固，注浆管间距0.8m，注浆至雨污箱涵底5～6m。

3）北侧不明构筑物位置改为用12m拉森钢板桩做围护结构钢板桩，施工完成后不拔除，在钢板桩外侧、不明构筑物孔洞上部钻孔168mm@500mm，预留导管灌注C20混凝土填充。

4）南侧不明构筑物位置段基坑围护结构改为微型钢管桩，并在钢管内注浆加强。钢管桩为168mm×8mm@320mm无缝钢管，桩长12m，桩顶、腰梁设置双拼钢围檩，内侧设置钢支撑（见图4）。

图4 钢板桩+钢管桩围护结构平面及剖面

5）在基坑南侧钢管桩成孔的同时，与邻近雨污箱涵之间的土体也进行钻机成孔，水平间距0.5m，成孔高度约4m，钻破不明地下构筑物顶板，并往孔内灌注C20混凝土至充满。

6）钢管桩与钢管桩、钢板桩与钢管桩接头位置之间的缝隙采用双液注浆填充，注浆压力0.5MPa，布设75mm@800mm注浆孔，注浆深度到不明构筑物拱形结构（见图5）。

图5 钢板桩与钢管桩接头部位双液注浆剖面

4 基坑围护结构施工与监测

4.1 结构施工

1）钢板桩施工前先引孔，引孔直径130mm，水切割半径200mm，引孔间距200mm，按顺序依次引孔至桩底标高。

2）引孔后拉森钢板桩采用液压打拔机振动沉桩，采取先静压后微振动法，以减小对雨污箱涵的扰动。

3）微型钢管桩采用地质钻机施工，钻头及钢管不拔，成孔直径为168mm，钻头安装在制作好的168mm钢管端头，下钻一节后上部接口与制作好的钢管采取丝扣连接，继续下钻，以此循环，最终达到设计要求的底标高。

4）钢管桩及钢板桩部位基坑底部旋喷桩采用XP-30B三重管高喷台车施工，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气，将水泥浆与压缩空气同时喷射，除可延长喷射距离、增大切削能力外，也可促进废土的排除，减轻加固体单位体积的质量。

5）基坑开挖前，对钢管桩和雨污箱涵间做双液注浆止水处理，以防止开挖后因雨污箱涵渗水、漏水而进入基坑。用注浆泵将A（1m3水泥浆液中含200kg水泥）、B（1m3水玻璃浆液中含200～300kg水玻璃）液分别压入外管和内管，并在二重管的端头混合室混合，通过滤网在进行水平喷射时，使浆液能浸透到地层中，使地质加固密实，达到止水的效果。A液和B液以1∶（1～1.5）体积比注入，注浆压力为0.5MPa。施工时以注浆压力不大于0.5MPa和每次提钻20cm水泥浆液注入0.5m3双重控制。

4.2 监测

对围护桩深层水平位移、围护桩顶面水平位移、围护桩顶面竖向位移、土体深层水平位移、基坑周围地表沉降、钢管支撑轴力、地下管线、地下水位等项目做好监测。

施工期间围护桩顶累计最大竖向位移8.9mm，累计最大水平位移9.9mm，周边建筑物累计最大沉降量3.1mm，基坑使用期间处于安全状态。

5 结语

1）在老城区建设的综合管廊，受施工场地影响，可优先采用钢板桩+对撑钢梁的基坑围护方案。

2）受地下管线、构筑物影响较大的区域，可采用混凝土咬合桩+钢支撑的围护方式，兼做止水帷幕。

3）施工过程中因管线、地下构筑物影响围护方案的实施，可利用有限空间采用非对称围护结构实施，如钢板桩+混凝土咬合桩围护结构。

4）突遇地下构筑物横穿基坑围护结构时，可采用微型钢管桩配合完成不对撑围护体系的局部围护结构，为防止微型钢管桩部位的基坑渗漏，可在基坑底部用高压旋喷桩加固并止水，基坑外侧用双液注浆进行止水加固。

5）施工期间将非对称围护结构部位作为重点监测部位，加强监测，利用数据回归分析基坑变形规律，预测基坑变形趋势，以提前发现异常，及时采取预防措施，避免事故发生。