浅谈地下综合管廊超长深基坑的安全防护要点

浅谈地下综合管廊超长深基坑的安全防护要点

曾宏强宁思桃

中国建筑第八工程局有限公司上海200135

摘要：城市地下综合管廊，是指在城市地下将工程管线集中于一处的市政管道。本文以肇庆新区城市地下综合管廊与同步建设工程为例，浅谈地下综合管廊中超长深基坑的安全防护要点。

关键词：地下综合管廊深基坑安全防护

1、城市地下综合管廊系统

随着科技发展及生产力提高，城市人口剧增，城区范围日益扩增，随之带来的是地下管线需求不断加大，如何在有限的地下空间进行合理规划，是城市发展需解决的尤为重要的问题。

借鉴发达城市的发展经验统及国内成功案例设计经验，建设城市地下综合管廊是解决上述问题的可行方法，即在城市地下建造一个公共隧道，将通信、燃气、电力等各种市政管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理。而在管廊施工中，深基坑工程是其重难点之一。

2、深基坑定义

一般情况下，深基坑是指底面积在27平方米以内（不是20），且底长边小于三倍短边，开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

管廊基坑深度一般为几米至十几米，宽度则为十米左右，沿线长度可达达几百米甚至几公里，属深基坑范畴。管廊整个施工过程基本是在基坑内进行的，危险性极大，因而怎样做好基坑支护及安全防护工作，防止基坑坍塌，确保周围及坑内安全，而后进行坑内作业，是深基坑工程的首要解决问题。本文以肇庆新区城市地下综合管廊与同步建设工程为例，对这些问题进行简单分析和研究。

3、选择合理的基坑支护类型

深基坑支护技术不仅要先进可靠，保证边坡稳定，还要确保施工时周围建筑物的稳定及安全，同时，基坑开挖及支护期间，地下水的控制引流也属其范围。随着科技发展及经验积累，许多新的支护技术得以研究应用。结合基坑的特点，如何选择经济、合理的基坑支护类型是施工前的一个重要步骤。

根据本地区实际情况，提出以下两种基坑支护方案进行简单阐述：

1）钢板桩支护

技术成熟可靠，具备可实施条件。施工简便，速度快，工期短，钢板桩可拔出重复使用较经济。并且钢板桩为预制成品，施工质量易保证，整体性较好。缺点是施工需专用打压设备，施工中振动噪音大。接头的防水处理要求严，刚度比排桩和工字钢刚度小，开挖后变形大，容易引起土体移动。该支护一般用于基坑深度≤7米的地段。

2）灌注桩＋水泥搅拌桩（旋喷桩）止水

此种支护形式具有平面布置灵活，结构刚度较大，开挖后变形较小，地面沉降较小，土层水平位移小，施工工艺简单等优点。但施工中有噪音影响，工期较长，灌注桩需要一定的养护时间，工程成本较高。灌注桩支护一般用于基坑深度较深其余简便支护无法实施的地段（基坑深度≥7米）。

4、采取有效地下水控制措施

施工前应调查、明确临近是否存在地下水管道（如给水管、污水管、雨水管等）老化、渗漏水现象，以免地表水渗入基坑侧壁土中，增加不利因素，并禁止生活用水、地面污水等地表水随意排放至基坑内。

根据勘察报告，本工程地下水位高，导致土方开挖困难，耗费大量人力物力。因此在本工程中，基坑钢板桩支护段，采用钢板桩进行止水，钢板桩施工采用振动法进行，需要保证锁扣紧密，以达到控制地下水位的目的；而钻孔灌桩支护段，距支护桩中心线0.15m设置桩径0.8m的高压旋喷桩止水帷幕，桩间距1.2m，与灌注桩咬合宽度180mm，从而达到止水效果。基坑开挖前，为防止地表水流入基坑，需在基坑地面四周设置截水沟，将水流引向附近水系；开挖过程中在开挖面两侧设置临时排水沟和集水井用水泵抽至坑顶截水沟排走，在基坑开挖完成后，在基坑底部两侧坑底设置集水井和排水盲沟，用抽水泵抽至坑顶截水沟排走。

5、土方开挖

管廊基坑土方开挖时，土体内应力场会发生变化。若能按照分层分段方法合理进行开挖，在一段时间内土体内应力会自动调整，而钢板桩或灌注桩等支护结构也能慢慢适应逐渐增加的外荷载，从而达到一种协调的受力状态。若开挖过程中超挖或一次开挖到底，基坑外侧骤增的水土侧压力远大于支护结构的支撑力，从而导致支护结构桩顶位移过大，最后引发基坑坍塌。本工程所属区域地基为软土，因此开挖时在软土的流变特性和荷载作用下，周围土体会移动至管廊基坑开挖区，同时引起相邻设施的位移及下沉，因而开挖时更要注意把控好速度及深度，防止开挖过快，避免由土体失稳引起的基坑坍塌、基底涌土和支护结构损坏。

管廊基坑土方开挖原则：

土方开挖遵循“时空效应”理论，竖向分层、水平分段、纵向放坡。

分层：根据支撑设置情况分层开挖，每层开挖至支撑底标高以下0.5m。分层放坡挖土装车外弃。分层挖土时，从中间向两侧挖土，开挖过程中形成土体护壁。

分段：沿管廊纵向根据支撑平面位置30m一个流水段划分，每段分段开挖长度不超过8m，即每小段完成2～3根支撑范围内的土方开挖工作量，随即紧跟其后进行钢围檩及支撑施工并施加预应力，应考虑附加预应力措施。

纵向放坡：沿基坑开挖方向纵向进行放坡，纵向放坡系数为1：3～1：4。

严格控制基坑底标高，在达到设计标高以上30cm时，改用人工开挖修整，局部超挖部位，用碎石回填，不许直接用粘土或杂土回填。土方开挖到位后，尽快施工垫层及主体结构等。

土方开挖应严格按照“分层分段、限时开挖、严禁超挖”原则，并尽可能对称、均衡地进行土方开挖。

6、管廊坑边防护

在管廊深基坑施工中，随着基坑开挖，支护结构外侧形成坑边，由于基坑深度大，坑边区域存在严重的安全隐患，而基坑只有在管廊结构完成施工后方可进行回填，这就给深基坑施工造成一定的安全风险。并且，管廊深基坑范围大，距离长，坑边防护工作更是不可或缺，因此在基坑回填之前，必须做好坑边防护，预防人员坠落。

按照规范规定，本工程管廊基坑周边须设置护栏。搭设时需注意安全护栏应搭设在距离基坑顶部3m范围外，高度为1.2m，采用密目网封闭。护栏内不得堆卸材料。

7、基坑监测

基坑监测是深基坑安全防护的重要手段之一，基坑的稳定性和整体刚度是其质量关键所在，具体表现形式有变形、沉降、位移或倾斜、出现裂缝等。为保证基坑安全，施工监测应由支护结构开始直至肥槽回填，根据期间监测到的支护结构及周围土体的受力与变形数据进行分析，从而掌握其位移及沉降规律，同时预测出过程中可能发生的险情，及时采取措施，防止事故发生，避免生命及财产损失。

基坑工程施工前，由建设方委托具备相应资质的第三方对基坑工程实施现场监测，做好动态信息管理，当变形达到预警或坡顶、地面、周边管线或建（构）筑出现异常情况，应及时与设计方、甲方和监理方联系并采取应急技术措施。

综上，深基坑工程管廊工程中一个重要组成部分，具备技术复杂，综合性强等特点。深基坑工程的施工质量影响着整个管廊施工过程，稍有不慎便会导致严重的生命财产损失。只有确保做好深基坑工程安全防护工作，才能保证整个工程顺利进行。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[3]万明超，张桂芳．深基坑支护施工技术的研究与应用[J]工程与建设，2011.3

[4]《建筑基坑工程技术规程》（DBJ/T15-20-2016）

[5]陶聿君．对深基坑工程支护技术的论述[J].四川建材，2006（4）：148～149

[6]秦跃民，张雪．试论深基坑工程支护技术．黑龙江科技信息．2O08年06期

[7]《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

作者简介：

曾宏强，男，（1991.9～），湖南邵阳人，中国建筑第八工程局有限公司，助理工程师。

宁思桃，男，1992.9.21，广西钦州人，中国建筑第八工程局有限公司，助理工程师