城市复杂环境地下综合管廊深基坑施工

城市复杂环境地下综合管廊深基坑施工

梁安彬

中铁二十五局集团第四工程有限公司 广西柳州 545007

摘 要：文章结合工程实例阐述城市复杂环境地下综合管廊深基坑施工和监测，介绍深基坑应用灌注桩、钢支撑、拉森钢板桩组合布局支护施工工艺及监测控制措施，可做为城市环境地下综合管廊工程深基坑施工参考。

关键词：城市环境 地下综合管廊 深基坑 施工管理

一、工程概况

柳州市鱼峰区东环大道至静兰路新建地下综合管廊工程，设计起点LSK0+000，设计终点位于静兰路，设计终点LSK1+434.60，管廊全长1.435km，管廊基本呈东西走向，位置布设在柳盛路北侧人行道旁，断面尺寸为2.7×3.8m单仓矩形箱涵，综合管廊主体结构设计为C30级防水抗渗砼，砼抗渗等级为P8。管廊壁板、底板及顶板均做防水处理。

基础施工开挖LSKO+000～LSK0+823红线范围内紧临高层住宅楼、德润中学、东环幼儿园和其它建筑，地段车流量较大，周边建筑密集，施工现场放坡开挖施工条件不具备，管廊基坑设计开挖深度为8～12.4m，为深基坑施工，基坑安全等级为I级，支护形式为采用灌注桩、钢板桩组合内支撑多种综合支护进行布置施工，其余段落采用自然放坡形式。

表1-1 基坑支护形式表

二、深基坑围护形式

（一）灌注桩+内支撑支护类型

在车流量大的城市主干道路口，或在左侧靠近高层住宅楼密集区，右侧为车流量大的地段采用灌注桩+内支撑支护。 具体桩位布置如下：

图2-1灌注桩支护断面图

（二）灌注桩+桩间挂网喷砼+拉森钢板桩+内支撑(组合支护)类型

在左侧紧临高层住宅楼密集区和学校地段，采用灌注桩支护；右侧为车流量一般地段，采用钢板桩支护。采用组合支护体系既保证施工安全又降低工程造价。具体桩位布置如下：

图2-2综合支护体系平面布置图

图2-3综合支护体系断面图

（三）拉森钢板桩及内支撑支护类型

在基坑埋深较深，周边无重要建筑物、无放坡条件地段采用拉森钢板桩支护，支撑材料采用Φ609mm、t=16mm Q235B钢管，计算时按最大长度计算，横向间距4.0m，竖向间距3.0～4.0m。围檩材料采用双拼I45C工字钢横撑。具体布置如下图所示：

图2－4钢板桩支护平面布置图

图2－5钢板桩支护断面图

（四）放坡开挖

在LSK0+823～LSK1+425范围为已搬迁工业区，施工现场周边干扰较小，基坑侧面满足自然放坡开挖，边坡开挖按两级平台放坡，坡度1:0.75～1:10，首级边坡高度小于5.0m。本段重点做好废弃排水沟与基坑交叉处加固、或引流，防止讯期雨水冲刷造成边坡坍塌。

图2－5放坡开挖断面图

三、主要施工工艺

（一）钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩施工为钢护筒和造浆护壁、采用钻机成孔方式，采用商品砼供料、砼搅拌运输车供料、 连接钢导管灌注成桩工艺。

制作埋设钢护筒

采用6mm厚钢板制作护筒，长度3.0m，其中埋深2.8m。钻孔前需将护筒埋设时定位准确，浇灌前进行复测。

钻进

开孔的孔位必须准确，开钻之前对护筒位置进行定位复核，可利用护桩形式进行复核无误后开钻。开钻时以慢速控制钻进，需将钻头完全钻入地层方可按正常钻速钻进。钻进过程中专人负责对钻进深度进行测量记录、测取泥浆比重留存影相资料记录。

清孔

采用换浆法清孔。清孔泥浆达到验收规范要求并验收合格用制作好的探笼检查孔径大小、倾斜度是否符合设计要求。检测时，将探笼吊放入孔内，上下能顺利通过，无阻碍。

桩身钢筋笼的制作安装

在加工场地集中制作成型，汽运现场后，用汽车吊分节吊装并进行分段焊接。

灌注桩身混凝土

再次清孔完成将导管放至孔底，符合要求后，即可采用泵送灌注水下混凝土，砼灌注过程保持连续。末次拨除导管时须缓慢进行，防止夹泥进入形成孔洞。桩身需按规范超灌长度为0.5m。

（二）拉森钢板桩施工

1、板桩施工的顺序

按板桩就位、安装导架、板桩施打、纠偏、管线施工和拔桩进行。

2、导架的安装

导架由导梁和围檩桩组合形成，围檩桩的间距按3.5m设置，双面围檩间距比板桩墙厚度大2cm。

3、板桩施打

板桩采用振锤施打，施工前标记出施工范围内的地下管线、构筑物的范围，测定并复核支护桩的定位中线。对板桩检查清除锁口锈蚀不可使用的板桩。插打过程监控每块桩的斜度不得超2%，如有偏斜过大时，需要拔起重新插打。

采用屏风式打入法进行施打。施工时将板桩成排插入导架呈屏风状再施打。

板桩施打顺序直接影响到板桩位移、垂直度和轴线方向的板桩墙的凹凸控制和伸缩，影响施工效率。根据现场情况选适当的施工顺序，可选择顺打、逆打、复合打进行。

4、板桩的拔除

为降低成本，提高施工效率，在基坑回填后进行拔除板桩重复使用。拔除板桩需确定拔桩方法、拔桩时间和顺序，对桩孔进行有效处理。

（三）围凛及支撑施工

钻孔灌注桩第一道围凛是钢筋砼结构，强度等级为C30，钢筋保护层厚为4cm。基坑桩顶施工完成并凿除浮浆，应清除桩顶处的松散混凝土，冠梁底标高处混凝土强度达到桩身设计要求，桩顶需要嵌入冠梁内深度10cm以上。

冠梁支撑体系包括φ609*16钢管支撑，支撑采取现场拼装制作，用法兰与螺栓连接拼装。

钢围檩

钻孔灌注桩第二层、第三层和钢板桩各层型钢支撑架设于钢围檩上，采用500型钢材料，围檩间为间距60cm钢板连接，外设1.2cm的外肋加劲板，间距0.6m，工字钢之间设置钢内肋板，在桩侧设通长钢板，钢支撑为HW400X400d型钢，在围檩角部设置钢板呈直角弯折及钢围檩焊接。

钢支撑固定端

钢支撑固定端架设为等边直角三角形钢支架，与钢围檩间焊有一块2cm厚的加强钢板，三角形钢支架内有二块2cm厚加强钢肋，在三角形钢支架背后焊有三块2cm厚抗剪加强肋板。钢支撑三角形钢支架固定端下方焊有1.2cm厚钢管支托板，两侧与三角形钢支架各焊一块加强肋板，以防钢管坠落。

钢支撑活动端

活动端接头采用2块2cm厚钢板焊接成∏型在I28b工字钢两侧呈间距为6cm设置，接头外侧翼板工字钢用12mm厚钢板包封焊接加固，使工字钢箱室的整体性和活接头自由；接头左右两侧设置活接头并以工字钢的腹板为承压板，在工字钢腹板滑道加焊钢板用以增强其承压的强度。

四、基坑监测

（一）基准网埋设及观测

监测网基准点埋设在基坑开挖变形影响和施工影响范围外，具备良好的通视条件，基准点位应稳定位置。水平位移平面控制基准点可同时与沉降观测高程基准点共同合理使用，点位埋设选择位于距基坑开挖红线外不小于35m的地质条件稳定、满足建标组网和便于观测位置。因管廊基坑为分段分期施工，每个施工段单独形成独立基坑监测段。基准点埋设标准为每个独立段基坑布至少设三个。水平位移测设时需另外选取远处固定目标为后视定向和检查。在监测的过程中，对基点进行必要的期联测和检校，保证基准点处于稳定状态。基准网需设置独立的坐标系统，坐标系统X轴和Y轴方向设置，便于坐标独立使用和计算。按边角全测主网成边角网执行一级控制基准网要求，主要的技术要求按规范进行控制。

高程基准网采用假定高程系统，起算高程设定平面的单一基准点高程为100.00基准网按闭合水准形式执行一级沉降观测高程基准网的技术要求。

（二）监测内容、频率

监测内容

根据规范和设计相关要求，深基坑监测内容需结合边坡加固治理的现场实际情况进行，监测内容包括支护结构顶部的水平位移与沉降情况、支护结构的变形情况、基坑周边范围地表开裂状态观察与记录和周边地表的位移情况、基坑周边保护构筑物及保护设施的变形情况观测、基坑地下水位情况的监测等内容。

监测频率及要求

深基坑开挖完成后，对坑顶的竖向位移、坑顶的水平位移、基坑周边的地表竖向位移和临近建筑物位移频率按1次/1d进行；矩形箱涵开始施工后，为1次/2d；矩形箱涵主体施工完毕后，为1次/3d。

监测过程中有如下情况发生时，需要进一步加强监测，监测时间间隔需调整和缩短，观测次数需增加。并及时向监理及设计等相关单位负责人员报告监测数据及结果:

监测项目的监测值达到报警标准；

所监测的项目监测数速率加快值变化量较大及监测速率大于限值；

基坑周围环境存在积水和长时间连续降雨天气情况、基坑施工周边的既有管线出现泄漏的情况；

基坑附近地面荷载突然加大；

邻近基坑周边的构筑物、地面发生突然沉降和不均匀性的沉降或者开裂严重的情况。

如支护结构存在开裂及有危险事故的征兆时，需进行连续观测直至稳定或消除。

监测报警值

根据设计单位及监测规范的相关要求，各监测项目的报警值应包括以下内容：

(1)基坑顶部水平位移累计值、变化速率；

基坑顶部竖向位移累计值、变化速率；

(3)基坑周边地表竖向位移累计值、变化速率；

(4)邻近建筑位移累计值、变化速率；

(5)建筑物裂缝宽度并持续发展；

(6)地表裂缝宽度并持续发展；

(7)地下水位变化累计值、变化速率。

（三）监测结果

根据基坑支护结构本体、位移、周边地表及建筑沉降数据结果整理列表汇总并绘出相应水平位移曲线图、沉降过程曲线图。

五、深基坑支护检算

（一）钢支撑验算

钢支撑验算取理正7.0计算结果。

根据上述钢板桩及钻孔灌注桩计算分析，三个计算结果取最大支撑轴力标准值为2324.4KN（最大轴力设计值为：3196.05KN），进行强度和稳定性的计算分析，结果整理如下：

（二）钢围檩验算

截面参数

截面型号:双拼工56a

材料类型:Q345

截面力学参数如下:

Ix（单肢）=65590cm4

Wx（单肢）=1570cm3

Sx（单肢）=1368.8cm3

钢围檩内力分析图

采用理正工具箱计算，围檩均布荷载取，每根工字钢的荷载为以钢支撑为支座，按五跨连续梁计算围檩，跨度取支撑中心距4m均匀布置。

钢围檩强度验算

抗弯：

满足要求。

抗剪： 。

满足要求。

六、结语

城市复杂环境地下综合管廊深基坑施工的关键是须综合考虑当地水文地质、周边环境条件等因素进行支护体系选择与优化，其施工属于较大危险性分部分项工程，需编制专项方案论证实施，并以围护体质量控制、基坑开挖、交通导行列为施工控制重点难点。在施工过程中及时对基坑施工组织监测，为指导工程施工、调整优化施工工艺和施工流程提供实测数据和监测报告的处理分析建议，确保工程施工安全。通过系统地对基坑围护体系和基坑周围环境的监测和变形情况进行分析，仔细跟踪和汇总监测数据，从而据此进行分析、预测，用以现场指导和管廊深基坑的实施。

参考文献

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

《建筑桩基技术规范》(JBJ94-2008)

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

《建筑基坑工程监测技术规程》（GB50497-2009）

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