科教大道地下综合管廊深基坑开挖支护技术浅析

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:伏啸
[导读] 摘要:国务院办公厅之前前发布的《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》提出,到2020年,建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营,反复开挖地面的“马路拉链”问题明显改善,管线安全水平和防灾抗灾能力明显提升,逐步消除主要街道蜘蛛网式架空线,城市地面景观明显好转。
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        摘要:国务院办公厅之前前发布的《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》提出,到2020年,建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营,反复开挖地面的“马路拉链”问题明显改善,管线安全水平和防灾抗灾能力明显提升,逐步消除主要街道蜘蛛网式架空线,城市地面景观明显好转。为在施工过程中最大程度减小对周边环境的影响做到安全并且迅速,深基坑开挖支护是必不可少的作业过程,鉴于此,本文结合工程实例,浅析深基坑开挖支护技术在地下综合管廊施工过程中的应用要点。
        关键词:城市地下综合管廊;深基坑开挖;支护技术
        引言
        中国各地城市道路反复开挖的"马路创可贴"不仅影响了市民的出行安全,还严重影响了市容环境及造成较严重的环保问题。近几年来大雨内涝全城"观海"、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件的频发"地下"问题已引起了广泛关注,更是国务院重点关注的民生问题,李克强总理也曾做出指示。解决城市地下的这些问题,需要开发地下空间,大力发展综合管廊建设是最好的办法,其意义在于不但充分利用地下空间,重要的是还能保障城市安全道路运行安全,从长远来看也节省了许多城市综合费用开支。
        一、地下综合管廊简述
        对于地下综合管廊以其功能性进行分类约可分成以下三种:括干线综合管廊、支线综合管廊、干支线混合综合管廊和缆线综合管廊。三种类型管廊之间的差异性主要为设置的平位置不同,例如设置在路线中央、外侧、连接线等;主要功能作用的不同,例如电力、通信、给水、供热和中水管道等。但是他们共同特点是利用地下空间,所以在地下综合管廊都涉及到基坑施工。新建深汕科教大道综合管廊,线路长约2.6km,主体尺寸净空10.7m×3.8m,顶部覆土3.5m,采用三舱断面,为干线综合管廊,全线埋置深度在4m-18m不等,80%以上属于超规模的危大深基坑工程。
        二、深基坑工程特点
        根据规范,深基坑是指开挖深度超过5米(含5米),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,其施工管理特点有:1、基坑支护体系为临时结构,其安全储备较低,有较大风险;2、随着基坑开挖的深度和面积的増大,支护体系规模和施工难度成倍增加;3、方案筹备阶段不但要考虑地质水文条件,还要对基坑周边的相邻建(构)筑物进行充分的考虑;4、施工阶段土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用,不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形,甚至引起支护体系失稳而导致破坏
        三、深基坑开挖技术分析
        1.基坑开挖原则
        基坑的开挖过程中有几项重点注意事项:1、坚持深基坑无专项方案不施工。2、综合管廊地下走势为连续连接,施工中为确保整个基坑的安全,进行分段施工是必要的。3、基坑必须要严格遵守从上到下,分段分层开挖,严禁超挖。4、开挖过程中必须进行基坑的稳定性监测和周围环境监测,如出现监测数据预警或其他不利影响,应立即采取应急措施。5、为保证安全必须做到先支护后开挖。6、基坑开挖达到设计标高后应及时进行坑底垫层、主体结构等的施工,做到坑底满封闭,严禁基底长时间暴露。
        2.基坑开挖
        基坑开挖前,技术人员做好图纸复核后,做好测量放样工作并自检合格后进行开挖作业。基坑开挖过程中需注意以下几点:1、按实际需要选择好机械设备及工具,开挖及运输容量要相匹配,一般采用反铲挖掘机配备自卸汽车进行。2、两边护坡桩内侧须留置2m宽的土台作为安全防护距离,基坑的土壤挖出及时的清理避免局部堆载超限,出现安全问题。3、是开挖过程中要做到的严格控制超挖欠挖.4、施工前先做好地面排水,地面排水随地形坡势沿开挖基坑外边缘设30cm高阻水带,再修60*60cm水沟排水,以防地表水流入坑内;基坑内设排水沟及集水井,用水泵抽除积水。


        四、深基坑支护技术分析
        1.施工技术准备
        对深基坑进行有序施工,首先要充分领会设计意图、做好图纸会审和技术交底工作,以便正确的按图施工,保证施工的有效进行。要注意的是不能够盲目的照搬其它类似工程施工设计方案,施工过程中,项目管理人员要对施工的文件进行认真的管理和审核,依据施工现场过程中出现的实际情况,提出整改措施,不断完善施工方案。
        2.放坡开挖(坡率法)
        在此类基坑开挖支护里,放坡开挖以及钢筋网片喷射混凝土都属于成熟工艺,现场的土质对这两种施工工艺的操作也不会有太大的影响,过程中只需要依据施工方案中既定的施工工艺顺序进行好管控即可。这其中边坡修整和喷射混凝土质量是管理的难点和关键点。开挖前,基坑场地范围内的周边先做好平整,边装桩测量放样,然后进行截水沟的修建。在开挖过程中要使用挖掘机械实施分段和分层次的放坡开挖,受开挖高度、地质以及机械手操作水平等因素的影响,必要的时候使用人工进行局部修整。
        在管廊的基坑支护方面,使用C20细石砼喷射配合使用Φ8@200*200机编热镀锌钢丝网进行锚固的方式。混凝土采用湿喷工艺,施工按分段、分片、分层依次进行施工的方式进行,设计厚度100mm应分两次喷射完成,当进行二次喷射之前,首先要清除其表面的碎石,并且要加水喷射,使其湿润。喷层厚度控制使用提前埋置钢筋头标识来控制,每1-2米设置一处,方便比对。喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离,喷射角度尽可能接近90°,以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5~2.0m;喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动,一圈压半圈,喷射手所画的环形圈,横向40~60cm,高15~20cm;若受喷面被钢筋网覆盖时,可将喷嘴稍加偏斜,但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小,会形成混凝土物料在受喷面上的滚动,产生出凹凸不平的波形喷面,增加回弹量,影响喷混凝土的质量。喷射混凝土终凝2小时后,应进行养护,养护期为7-14天。
        3.综合支挡开挖
        首先施工砼灌注桩,桩位复核正确钻机就位进行钻孔,钻孔桩倾斜率应小于1%,成孔清孔后完成灌注。砼灌注桩之间使用单管旋喷桩施工,旋喷桩设计桩径800mm,钻机置入土层预定深度后,用高压泥浆泵以20Mpa以上的压力把浆液从喷嘴中喷射出去直接冲击破坏土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动,土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小,有规律地重新排列,经过一定时间凝固,便在土中形成圆柱状的固结体,高压旋喷桩桩体垂直度应满足规范要求,其误差不大于1%。
        砼灌注桩及旋喷桩施工后进行开挖,采用冠梁+钢筋砼支撑+钢支撑,这个过程中需要加强对冠梁及支撑梁施工技术的重视。结构冠梁采用1.2*1m,C30混凝土现浇,内支撑体系采用:Q235钢管+热轧Q345级双拼工45C腰梁+L75*6角钢托架,钢管直径φ609mm,壁厚t=10mm。钢管为垂直于基坑坑壁对撑,水平向沿基坑纵向间距6m,竖向根据基坑深度布置1道支撑,钢支撑中心距上部砼支撑距离4.5m。钢管采用加焊法兰盘高强螺栓连接,施工时尽量加大基坑内安装的长度,减小安装节点的数量。及时安装钢支撑,使围护结构提前接受支撑反力作用,减少围护结构的变形,钢支撑的架设采用人工配合汽车吊安装,安装时,腰梁、托架、钢支撑各轴线要在同一平面上,为确保顺直,横撑上法兰螺栓应采用对角和对角或顺序进行多步紧固,纵向腰梁就位时,应缓慢放在钢托架上,不得有冲击现象出现。两端部与挡土结构接触处应紧密结合,使腰梁与围护结构密切接触。焊接连接的构件应保证焊缝的高度和质量。施工过程中必须保证安全,从基坑钢支撑架设至拆除的整个施工过程中,必须安排专人对钢支撑严格监测,确保其稳定性,保证安全。最后挖土方时采用“横挖法”,以基坑整个横断面的宽度和分层深度,从一端逐渐向前开挖;每层开挖深度约2.0m,按竖向分层,纵向分段,中部拉槽的原则进行。在整个施工过程中,监测方面做好水平位移和沉降观测,现场安管人员每日巡视监测,监测数据超过预警值或巡视发现基坑支护异常时时立即报警,按应急流程处置。
        结语
        本工程从2020年6月开始进行深基坑施工,过程中施工方紧密设计、监测等相关单位,精心组织、科学管理、有序施工使基坑的质量以及安全性得到最大程度保障,取得较好的效益,另外还开阔了我们施工方相关管理人员做深基坑开挖支护方案设计的思路。本文通过对深基坑开挖支护技术的一些探讨,阐述施工中的控制关键要点,希望对相关工程能有一些参考。
        参考文献:
        [1]杨建雄,谷张沐,马洪旺,等.城市地下综合管廊深基坑开挖支护方案优化研究[J].中国水运,2019.
        [2]于明策.城市地下综合管廊深基坑开挖支护技术分析[J].区域治理,2018(2):29.
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