软土地基地下综合管廊较易出现的病害及修复

罗万宇

沈阳市市政工程设计研究院有限公司 辽宁沈阳 110015

1 软土的特征及其危害性

软土由软土或流化状态组成，即含水量大于液限，天然孔隙比大于1．0。我国的软土主要分布在东南沿海东北部沿海地区和干流。内陆主要受湖泊和河谷影响，有机质含量高，分布范围相对较小。主要含饱和软粘土，包括泥炭、泥炭土、粘土和淤泥质土，软土具有触觉退化、流动性大、高压收缩、强度低、渗透性低、非均质性等特点。在工程应用中，地面沉降量大，可达几十厘米或几百厘米。地球沉降时间长，几十年或几百年，尤其是滩海基底太厚，固结速度相对较慢。软土的上述特性易受地下综合管廊建设质量的影响，同时也会引起不断的地质灾害。特点：软基不平整、沉降过大，严重影响路面平整度，危害地下综合管廊安全。地下综合管廊可能会随着松软的地面滑动。针对软土地基地下综合管廊的潜在危害，各部门对软土地基地下综合管廊标准提出了很高的要求。对软土地基地下综合管廊施工中地质调查的深度和广度也提出了要求[1]。

1.1 工程概述

本文研究的实际工程配套工程紧邻西部交通中心，西至佳民高架桥，南至建红路，北至洋红路，全长3506m，占地面积约1．4km2。标准断面结构分为四种类型：5200mm×3400mm、4600mm×3000mm、4200mm×2600mm、3500mm×2300mm。顶管段起始工作井总平面尺寸为11．6m×9m，接收井总平面尺寸为9．4m×8．2m，工作井结构层厚900mm，中板200mm，顶板700mm。明挖段底板厚度400-550mm，边墙400-500mm，顶板400-550mm。明挖段开挖深度为7-16m，覆盖层一般为2．5-3M，顶管段设计使用年限为50 年，安全等级为二级，顶管结构混凝土强度等级为C50、P6 或P8，顶管段钢材为Q235B，工作井支护结构采用钻孔灌注桩或850smw 工法施工。本工程范围内属于沿海平原地形，地面海拔约4．2-5．3m，影响基坑开挖的地下水主要为浅层土层潜水，主要供给源为大气降水。水位随季节变化，水位埋深0．3-1．5m。

1.2 管廊病害原因分析

1.2.1 设计情况

管道廊道工程地基处理的设计理念是：明挖断面未得到补偿，通过设计验算结构重量和开挖量，无需布置桩基。由于管廊上方没有上部结构和附加荷载，管廊基础处于补偿基础，因此不需要地基承载力，地基不需要附加处理。在工程范围内的液化土层是在基坑开挖过程中开挖的3T 层。因此，不影响地基液化，无需地基处理。经计算，除周洪段管廊因上部地下空间开发存在抗浮问题外，其余管廊均能满足抗浮要求，故不需设置抗拔桩。

1.2.2 地块开发

（1）先浅后深。根据虹桥商务核心区（一期）总体开发要求和各地块开挖时间，各地块开挖前管廊工程主体结构已基本完成。每一块的开挖不仅需要1．5 年的时间和实际开挖深度，而且对管廊结构也有不可避免的影响。

（2）管廊结构完成后，地块长期大规模开挖造成管廊沉降。由于特殊的地理位置（靠近机场），商务区对高度限制有严格要求。因此，鼓励开发商增加地下空间的使用，形成地下基坑的边界（最近距离管道廊道仅1．5 米）。该地块的基坑基本上接近红线开发。桩基础支护施工的扰动、井点降水引起的管廊下水土流失以及支护爆破中的大振动对邻近基坑的管廊造成了不可避免的影响，比埋设深度浅。例如，在3 个南区和2 个地块的开挖过程中，基坑变形分别达到12cm 和8．6cm，管道廊道段的沉降量超过5cm。

（3）基坑降水排水．承压水层未被周围区块的围挡或止水帷幕隔离。对于基坑开挖深度大于16m 的基坑，可能需要将基坑开挖后的承压水泵入一定的深度，以保证基坑的安全。这对周围环境有很大影响。管廊离地块很近，因此难免受到影响。例如，靠近周边道路的08、06 地块在开挖过程中，由于降水和排水引起的周边道路土壤沉降，对神昌路沉降的影响最大为27cm。

1.2.3 其他原因

（1）堆土。周边地块大多在管廊建成后施工。围挡施工过程中，多次利用管廊及管廊施工场地堆土。我公司多次书面提出禁止和停止管廊上方堆土，效果缓慢，对管廊沉降有一定影响。

（2）重型车辆行驶。管廊工程完工后，由于场地或交通原因，周边土地将占用管廊施工面积。在此期间，大量重型车辆（土方车、混凝土车、汽车吊等）进出，对管廊会产生一定的沉降影响。

综上所述，管廊沉降的主要原因是外力作用。周边基坑的基坑施工深度较深，靠近管道廊道。造成长时间大面积高强度基坑开挖和降水等各种不利工况的叠加，次要原因是重型车辆、土体等荷载对管道廊道的影响[2]。

1.3 沉降病害及修复

考虑到沉降场的影响，采取临时措施减少对管廊和管网的影响。

（1）堵塞和修理。针对沉降引起的裂缝和渗漏，进行了聚氨酯封堵和表面修补。首先将渗漏部位清理干净，明确施工缝位置，将变形缝凿毛，表面用早强快硬水泥封闭，然后钻斜孔灌注优质油溶性聚氨酯泥浆。

（2）排水槽。在沉降错位大、沉降变化连续的情况下，在管廊内设置不锈钢排水槽。侧墙顶板变形缝处设10mm 厚不锈钢盖缝。采用Φ8 膨胀螺栓@500 沿接头两侧固定，间距500mm。采用5mm 橡胶垫与结构表面止水。

（3）地板修复。地面因沉降开裂，按原设计方案进行修复。施工方法：将原来开裂的楼板拆开运输出去→绑扎钢筋→浇筑20cm 厚钢筋混凝土楼板，长度同支管长度。

（4）管网临时支护。应采取临时应急措施保护固定支架位置，防止管段断裂。

（5）固定管墩钢筋。为保证管网安全，在固定管墩处增设18mm 钢板进行全加固。

（6）绝缘材料修理。由于保温层不能起到保温层的临时支撑作用。临时拆除损坏的保温材料，待沉降稳定后用支架整体修补。

（7）化学加固。在软土地基中加入水泥或其它化学物质，形成软土的复合处理。该方法可用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和流土。化学物质注入土壤后，会与土壤发生反应，吸收和挤压土壤中的部分水分，并与空气结合形成高承载力的工程结构。

（8）土工合成材料。土工合成材料具有较高的强度、良好的柔韧性，并且可以接近基础表面，从而施加在其上部的荷载可以均匀地分布在软土地层中。铺设的土工合成材料将防止破坏面的出现，从而提高工程结构的承载力。

1.4 渗水病害及修复

1.4.1 渗水病害

本工程2014 年12 月18 日，3 南区块出入段变形缝渗水严重，管廊内大量涌水，导致附近坡道积水严重，最深处无冷冻水管。空调冷水管内外保温材料、排水泵控制箱、含氧量检测装置、爆炸检测装置均损坏。墙面受污染，地面、排水沟、集水井淤积。

1.4.2 渗水修复措施

结合涌水量及3 号管廊南区出入段场地情况，初步分析3 号南区地下室大量积水排入未连通的市政18 标雨水管道。通过雨水管道进入地下土层，增加土层的含水量和水压，然后通过管廊出入段的变形缝流入管廊。管廊施工单位立即组织人力物力对管廊进行强排水，动用3 台排水泵和6 名抽水人员对管廊进行堵漏。考虑到管廊底部水土流失严重，在管廊底部及两侧进行灌浆，观察其后效。同时派潜水员进入雨水管道进行临时封堵。

1.5 病害评估及处理

管廊结构的损伤类型有变形缝损伤、错位渗漏、灌浆孔封孔渗漏。针对多种病害，对整个管廊结构病害进行了评价。评价以健康水平为评价标准，对不同健康程度的人区别对待。管廊健康度Ⅰ、Ⅱ段已稳定，但后期绿化带建设和道路建设，需加强日常检查和监测，严格控制外界对管廊的影响。密切关注现有疾病的发展，加强后续监测。当管廊累积变形量达到10mm（前期沉降变形量归零），变形缝间累积不均匀沉降量达到5mm，且沉降速率不降低时，应采取措施控制沉降量。应采取措施控制沉降，同时加强监测。待居民点稳定后，应修复疾病。管墩的加固应分队进行，顶管完成后才能进行[3]。

2 结语

在本工程的支护工程中，管廊的设计不应在单一工况下进行校核，而应结合预期的周围动态情况综合考虑，确保不存在风险；对于已经稳定甚至正在施工的设计，管廊是一种基础设施公共设施，应加强其保护和法律地位。台湾天文台颁布了管廊的保护标准和管理办法，并对后续施工工作采取特殊防护方案，尽量减少施工对管廊的影响。另外，通过采取有效的病害防治措施，不仅可以顺利完成施工任务，而且可以保证工程质量，提高结构的稳定性和可靠性，有利于地下综合管廊发挥更有效的作用。因此，施工单位和施工人员应制定科学合理的方案，掌握技术要点，加强质量控制，确保地下综合管廊工程的施工质量和效益。