综合管廊基坑开挖支护技术分析

陈亮

（建发合诚工程咨询股份有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

随着我国城市基础设施建设的不断发展，市政道路的新建项目增多，各种类型的综合管廊工程星罗棋布，具备更强的复杂性和专业性。其中基坑施工是综合管廊建设的重要环节，但基坑施工现场环境复杂，影响因素繁多，容易导致基坑施工事故的发生。因此，对综合管廊工程基坑开挖支护技术开展研究具有重要的现实意义。同时对基坑施工全过程进行变形监测，总结施工过程中基坑的变形规律，对于提高基坑施工安全性、提升综合管廊工程效益具有重要作用。本文仅就综合管廊基坑开挖支护技术进行分析。

1 工程概述

1.1 工程基本情况

拟建福州市城区新店外环东段(原北向第二通道园中互通一新店外环)综合管廊工程北起山北路，南至西凤支路。本段综合管廊布置于道路标准段西侧非机动车道带下，线位基本与道路一致，如图1所示。综合管廊总长度约为895m，为双舱断面。高压电力舱内布置6 回路220kV电力、8回路110kV电力。综合舱内布置DN700给水管线、6孔通信电缆、36孔10kV电力电缆、DN200温泉管，并预留DN200中水管道。

图1 道路横断面示意图

1.2 地质水文情况

工程场地地势相对平坦，地势有一定的起伏，地貌单元为剥蚀残丘地貌，场地邻近的地表水主要为现状溪水及菜地水沟积水，水流方向由西北往东南，主要接受上游水量补给。水量主要受大气降水、农业灌溉和地区生活用水影响，枯水、平水期水量都较小，雨季、洪水期水量较大。气候属亚热带季风气候，四季常青，雨量充沛，夏长冬短。

2 管廊工程基坑开挖支护方案分析

综合管廊基坑开挖支护是项目的主要工程，综合管廊总长895m，根据管廊西侧的民房、厂房、管线征拆进度，优先安排两处位于规划河道段落的管廊主体结构施工，综合考虑地质变化、纵断面变化，以15～20m作为一个施工单元，已回填段落可适时开展新店互通左慢道与左辅路起点段施工。

综合管廊基坑开挖支护按照先支护后挖土方，再施工管廊结构和防水结构，最后拆除支撑以及回填土方的顺序安排施工。因该工程工期紧，在基坑的两侧同时安排施工，在土方开挖施工时，GL0+130-GL0+180、GL0+315-GL0+480灌注桩同时施工。

3 管廊工程基坑防护施工要点

3.1 冲孔灌注桩施工

冲孔灌注桩作为一种常见的成孔质量好、操作方便的桩基形式，广泛应用于基坑开挖的围护结构中。

冲孔灌注桩施工工序为：测量放样→冲孔桩施工→土方开挖至冠梁底标高→坡面喷网支护→冠梁施工→土方开挖至钢管支撑底以下500mm→安装钢管支撑→土方开挖至管廊底板垫层底标高→坑底排水系统施工→混凝土传力带与管廊底板结构施工→管廊结构施工→管廊外防水施工→土方回填至管廊顶板标高→拆除钢管支撑→土方回填至冠梁顶标高。利用山北路和西凤支路等进行施工车辆进出和材料运输，进行施工围挡安装。

冲孔灌注桩施工要点如下：

（1）施工围挡安装，人员、材料、机械进场。

（2）场地平整，钻进机场安装。

（3）钻进过程中认真做好泥浆性能的维护调整，及时清理泥浆循环系统的沉渣和废浆以便泥浆最低利用2次。钻至设计桩底标高后查验相关指标和孔底嵌岩情况，嵌岩深度经五方主体参建单位负责人等相关人员现场确认，确认终孔后立即进行第一次清孔。

（4）钢筋笼吊装采用汽车吊一次吊放入孔，钢筋笼入孔时，应对准孔位轻放、慢放。待钢筋骨架、导管安放完毕，混凝土浇注之前，进行第二次清孔。清孔结束后，要尽快灌注混凝土，其间隔时间不能大于30min。

（5）混凝土灌注过程应连续浇筑，禁止中途停顿，首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥0.8m）和填充导管底部的需要。导管在混凝土面的埋置深度一般在2.0～6.0m，浇筑过程中严禁把导管底端提出混凝土面，并控制导管提拔速度。混凝土超灌高度为1.2m，人工凿除泛浆100cm，保证暴露的桩顶混凝土达到设计强度等级，最后进行桩身完整性检测。

3.2 旋喷桩施工

该工程止水帷幕采用单管高压旋喷桩，直径为500mm，间距1000mm，桩长为12m。施工顺序为：测放桩位→引钻孔机就位→钻进成孔→清孔→移钻→插入高喷管→高喷作业→回灌→搬迁。

旋喷桩施工要点如下：

（1）施工前用全站仪测定旋喷桩施工的导线控制点，钉桩标记。采用3台钻机引孔造孔，钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应控制在10mm以内，钻孔垂直度误差小于1%。

（2）钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度，经监理工程师检验合格后方可开钻。

（3）旋喷机架就位，喷管位于自然悬吊状态时喷管中心对准孔心。当喷管下放至超过设计深度10cm时，首先拌送水泥浆，然后开启高压泥浆，孔口开始冒浆后，再开始旋喷提升，同时做好已喷邻桩的补浆回灌，保证加固后的桩顶标高，同时施工过程中及时做好废弃水泥浆液的处理工作。

（4）喷射注浆应当在注浆管置入钻孔，喷嘴达到设计标高后开始。喷射注浆应由下而上喷射注浆。钻孔提升速度不大于0.15m/min。喷射注浆结束后，立即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止，保证高喷防渗墙固结后墙顶标高。

（5）高压旋喷桩在施工一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检测桩身完整性并取样进行单轴抗压强度试验。

3.3 桩顶冠梁施工

桩顶冠梁是设置于基坑周边维护桩顶部的钢筋混凝土梁，可连接所有桩基，防止基坑顶部边缘坍塌，该工程桩顶冠梁截面为1200mm×700mm，混凝土强度等级为C30。桩顶冠梁施工工序为：土方开挖→桩头凿除、桩顶整平→测量放线→钢筋、预埋件安装→梁底基面清理→模板安装→混凝土浇筑→模板拆除。

桩顶冠梁施工要点如下：

（1）土方开挖避免碰到周边已施工的桩，用小型挖机开挖桩间土，开挖土堆放至开阔场地并二次转运。采用风炮机进行桩头凿除，每次凿除高度≤50cm，为了避免桩基与冠梁底部接触混凝土面破坏，风炮机凿除至桩顶距底部15cm时换人工清理打凿，人工打凿完成后用高压水枪冲洗干净桩顶。

（2）对桩锚入冠梁的出露钢筋进行调直，所有桩身主筋锚入冠梁要求不小于30d。

（3）桩顶冠梁模板安装时将侧模控制在超出梁截面5cm，便于混凝土浇筑，混凝土浇筑过程中由梭槽接送，自冠梁浇筑段一端向另一端方向逐层浇捣，单次浇筑高度不大于50cm，禁止超过2h后才进行第二次浇筑。

（4）混凝土浇筑完12h以内对所有外露混凝土面用麻袋进行覆盖并浇水养护，养护时间不少于7d，待冠梁混凝土强度达到50%即可拆除侧模。

3.4 管廊基坑开挖施工

基坑开挖和支撑施工是基坑工程的关键性工序，对基坑工程本身的安全也起到重要的影响，其施工要点如下。

（1）在基坑开挖前，冲孔灌注桩、旋喷桩等围护结构的强度、刚度和稳定性应满足相关规范要求。在支撑位置以下开挖土方时，现浇钢筋混凝土冠梁强度必须达到设计强度的80%以上。

（2）考虑到基坑较长，每30m为一施工段，软土层每层开挖深度不超过1m，其余土层每层不超过2m。分层分段对称进行土方开挖作业，遵循“纵向分段、竖向分层、先支后挖”的原则。

（3）基坑开挖从端头部位开始，边退边挖，先掏槽完毕安装端头第一道钢支撑，然后尽快对开挖过后的周边围护结构进行支撑。端头第一道支撑安装后且验收合格，方可进行第二层土方的开挖。土方开挖至其支撑底面下30cm处，第二层钢支撑方可进行安装，第二层剩余施工内容与上一层基本相同。端头断面处全部完成第二层支撑施作后，土方开挖按设计标高挖至基底以上30cm处，然后人工开挖剩下基底土方，同时配备挖掘机进行吊运[1-3]。

（4）距离基底以上30cm处采用人工开挖，严禁超挖。土方开挖过程遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济、因地制宜，综合治理”的原则，基坑周围地面上设截水沟截留地面水，坡脚处设临时排水沟，基坑底部采用砖砌排水沟加集水井的方法进行排水。

（5）基坑底四角及各边按20～40m 间距挖一直径800mm、深800mm的集水井，采用抽水设备把地下水排入基坑坡顶截水沟。经沉淀后，排入项目周边的市政管线。基坑开挖完成后尽量减少暴露时间，在最短时间内清底验槽，验槽合格后尽快浇捣素混凝土垫层，底板浇筑完毕后方可封闭基坑。

3.5 管廊工程基坑监测

该工程基坑施工过程难免会对周围地层、地下管线及周边建筑物产生一定影响，因此采用信息化施工，对围岩、支护结构和周边环境进行监测，监测结果可为后续施工方案的修订提供依据。

（1）施工前应进行基准点埋设，经检验合格后方可用于施工现场,基准点应设置在施工现场影响范围外，且数量大于2个，基准点在监测期间保持稳定性并定期联合测量。

（2）基坑观测前，初始观测应大于3次，且在开挖过程中每天观测一次。在基坑土体或墙体中预埋测斜管，通过观测各深度水平位移量进行基坑围护墙的深层水平位移监测。

（3）观测点沿基坑周边布置，观测点精度为2mm，同时在支护结构圈梁顶部可适当布设观测点，以增加观测的范围。

（4）基坑土方开挖过程中，每隔2～3d监测一次，随着开挖深度的加深，应改为每天观测一次，以便增加观测数据的及时性。该工程基坑开挖过程中选取基坑顶部水平位移、竖向位移、深层水平位移等有代表性的项目进行监测，详细监测项目及监测报警值见表1所示。依据基坑监测信息对土方开挖方案进行适当调整，一旦发现异常情况立即停止开挖，查明原因并采取有效措施后方可继续开挖。

表1 基坑主要监测项目及监测报警值

4 结束语

该工程采用冲孔灌注桩、旋喷桩、桩顶冠梁进行基坑的开挖支护，采取相应施工措施，克服了基坑开挖通病问题，确保了道路管线及周边建筑物的安全，同时通过对基坑开挖过程的监测，准确及时地掌握施工过程中基坑支护结构和周边建筑物的变形情况。监测数据表明，该工程采用冲孔灌注桩+旋喷桩+桩顶冠梁相结合的基坑开挖支护方案是可行的，有效提升了综合管廊工程基坑施工的安全性和稳定性。