鄭州市經濟技術開發區綜合管廊深基坑降水及支護概論

蔡春冬

簡介：綜合管廊是指設置于地面下用于容納10KV電力電纜、通信光線、給水管線、中水管線、直飲水管線和熱力管線等以上市政管線，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，實施統一規劃、設計、建設和管理的構造物及其附屬設施，是目前城市地下空間開發的重要形式之一。由于綜合管廊具有承載能力強、服務水平高、節約城市土地資源、減少城市道路開挖、延長市政管線壽命、節約地下空間資源、提高城市防災能力的突出優點，近年來在我國的城市市政建設中得到了越來越廣泛的應用。因此為滿足城市市政管線設置、保護城市環境、實現城市的集約和可持續發展提供了有力的基礎設施保障。河南省的第一條管廊也開始進行建設，即組建了鄭州市經濟技術開發區綜合管廊項目。

摘 要：綜合管廊眾多優點是城市基礎設施發展的新方向，本文介紹了河南省第一條管廊，鄭州經濟技術開發區綜合管廊以后的發展現狀，通過對綜合管廊建設的安全方面分析，研究了目前我國城市綜合管廊發展中存在的一系列問題，以鄭州經開區綜合管廊工程為例，談一點對于管廊深基坑降水及支護的心得體會。

關鍵詞：地質；關于降排水施工；管廊的邊坡加固防護；部分支護方案；排水方案

中圖分類號： F407 文獻標識碼： A

引言：

鄭州經濟技術開發區綜合管廊工程項目位于河南省鄭州市區東南部，規劃面積約22.73平方千米。

本工程施工范圍為：東起四港聯動路，西至南四環、機場高速，北起經南八路、潮河環路、經南八北一路，南至經南十五路、經南十四路，規劃總用地面積為1047.74公頃。綜合管廊布置在經開十二大街、經南九路、經開十八大街、經南十二路?？傞L5.555KM，斷面尺寸主要以6.55*3.8米和6.35*3.5米為主，總延米為：3.633Km,端井、管線引出口、通風口、投料口、跨越地鐵車站等特殊現澆段總長度為1.922Km。本工程基礎底面土方開挖的一般開挖深度約為6～10m。為保證達到安全使用功能要求，項目部針對本項目的施工特點編制了深基坑開挖支護專項施工方案，經過業主、監理單位的審批，也請了相關的專家對此進行了專家論證，直到通過各單位的認證，才確保了這個方案的可行性，按照此方案進行現場施工，從各個細節方面做出了詳盡的措施。以確?，F場的施工安全。

一、地質特征

1、工程地質：

首先根據中國市政工程西北設計研究院有限公司提供的《鄭州經濟技術開發區濱河國際新城綜合管廊工程可行性研究報告》，來了解本工程基坑開挖影響范圍內的土層。

2、水文地質：

本場地地下水位在自然地面以下埋深約7.0～9.6m,地下水位標高約90.56-93.31m,屬第四系松散巖類孔隙潛水。地下水位年變幅約1.0m,近五年最高地下水位埋深約6.0米左右（標高約93.0-95.0m左右）,歷史最高地下水位埋深約3.0m左右（標高約96.0-98.0m左右）。地下水的補給主要為大氣降水，雨季地下水位上升3～4m.枯水季節明顯下降。北部水位埋藏較淺（0.6~3.0m）；南部由于風積沙丘緣故，埋藏較深（3.0~9.0m）。水位標高一般在82.0~105.6m。

一般地表下的地下水對混凝土、鋼筋無腐蝕性，對鋼結構有弱腐蝕性。

鄭州抗震設防設計基本烈度為七度，地震加速度值為0.15g。建筑場地類別為Ⅱ類，屬可建設的一般場地。

二、設計關于降、排水要求

1、根據化工部鄭州地質工程勘察院提供的《綜合管廊巖土工程勘察報告》，綜合管廊場地地下水位在自然地面以下埋深約7.0-9.6米，地下水的補給主要為大氣降水，雨季地下水位上升3～4m.

綜合管廊底面開挖深度約6-10.1m(標高約87.8-89.2m)，經南九路管廊基底面位于原地面下12~13m,已低于地下水位5-6m。

設計圖紙做出以下要求：

1、綜合管廊施工時應嚴格控制地下水位，并保持基坑干燥?；映^一定深度時，須采用管井降水。

2、綜合管廊強度達到設計要求時，應盡快組織施工驗收，合格后盡快進行基坑回填，在綜合管廊頂板覆土尚未達到設計要求之前，應嚴格控制水位，防止綜合管廊上浮。

防止綜合管廊上浮主要措施：1、對基坑進行降水處理，降低地下水位；2、

綜合管廊強度達到設計要求強度時，盡快進行臺背回填

三、管廊的邊坡加固防護分為：正常段和特殊段

1、正常段：

1.1土方開挖

根據本工程地質情況和施工順序，采用機械沿路線走向開挖，并輔以人工輔助開挖（包括人工切邊、修邊）方式?；臃雷o按照2～2.5m高一個臺階，開挖一級，防護一級，開挖和支護交替進行，分三次挖至基坑底部。

1.2基坑邊坡加固

根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）3.1.1條和3.3.3之規定：

1.3建筑基坑支護應滿足下列功能要求：

1、保證周邊建（構）筑物、地下管線、道路的安全和正常使用。

2、保證主體地下結構的施工空間。

1.4支護結構選型時，應綜合考慮下列因素：

1、基坑深度；

2、土的性狀和地下水情況；

3、基坑周邊環境對基坑變形的承受能力及支護結構一旦失效可能產生的后果；

4、主體地下結構及其基礎形式、基坑平面尺寸及形狀；

5、支護結構施工工藝的可行性；

6、施工場地條件及施工季節；

7、經濟指標、環保性能和施工工期。

根據《建筑基坑支護技術規程》之規定，綜合管廊特性如下：

1、綜合管廊基坑深度為：6.5～１0.1m

2、土質為砂性土質，透水性較好，地下水位較高，位于原地面向下7.0-9.6米左右，富水季節上升3米左右。

3、基坑為條狀基坑。

基于以上原因，采用鋼花管注漿對邊坡進行加固。鋼花管規格為Φ42*3.5mm鋼管，鋼花管注漿擴散半徑一般為0.5～1m，本項目區域均為沙性土質，擴散半徑取0.6m,鋼花管行距與列距分別為1200mm、1200mm,呈梅花形布置，邊坡布置三排或四排鋼花管。注漿壓力為0.5～1.5MPa。鋼花管注漿采用水泥凈漿，水灰比為1:1。

該支護形式特性如下：

1、不受季節、天氣等影響。

2、施工較為便捷，無需大型設備進場。

3、費用較低。

4、通過注漿技術將水泥漿液滲透進邊坡的砂性土中，有效改善砂性土的物理力學性能指標，提高邊坡自身的抗滑能力；注漿后鋼管留在邊坡內，給邊坡提供一定的錨固或抗滑作用。

5、形成隔水墻，防止周圍地表滲水滲入基坑。

1.5根據基坑開挖寬度、深度及坡度的不同，采用了四種不同的加固方式：

1、邊坡為1:1和1：0.9段落，采用三排鋼花管進行注漿加固，第一排采用4500mm長，第二排采用3000mm長，第三排采用2500mm。

2、邊坡為1:0.85段落，采用三排鋼花管進行注漿加固，第一排采用4500mm長，第二排采用3500mm長，第三排采用3000mm。

3、邊坡為1:0.6和1：0.65段落，第一排采用4500mm長，第二排采用4000mm長，第三排采用3500mm長，第四排采用3000mm長。

4、邊坡為1:0.3段落，第一排采用5000mm長，第二排采用4000mm。第三排采用3500mm，第四排采用3000mm長。

1.6 基坑邊坡防護

考慮到本工程的特點和施工作業面的地質情況，土方開挖容易引起兩側坍塌，且不利于基坑圍護，存在安全隱患，必須進行較大的土方開挖線放坡，正?，F澆段初步定為1：1的坡度進行放坡。

根據設計結構總說明第五款第十條要求，綜合管廊在施工過程中，不得使基坑暴曬或泡水，雨季施工應采取有效的防水措施。

根據綜合管廊巖土工程勘察報告，考慮到以下三方面原因：

1、本施工區域均為砂性土質，砂性土失水后，自穩性極差，極易造成邊坡垮塌；

2、考慮到雨季階段，雨水對基坑邊坡的沖刷，導致基坑垮塌。

3、基坑的匯水面積較大，容易使基坑處于浸泡狀態。

從上述原因得知，采用鋼筋網噴射混凝土對邊坡進行防護， 鋼筋網采用Φ8一級鋼，鋼筋網網格尺寸為250mm*250mm,鋼筋網搭接為250mm,鋼筋網掛于鋼花管尾部，并與鋼花管焊接牢固。噴射混凝土厚度為80mm,混凝土強度為25MPa。

2、特殊段

考慮到本段落的特點和施工作業面的地質情況，土方開挖容易引起兩側坍塌，且不利于基坑圍護，存在安全隱患，必須進行較大的土方開挖線放坡，初步定為1：1和1：0.9的坡度進行放坡，基坑兩側加寬1.5米，基坑坡腳處設置排水溝，排水溝尺寸為300mm*300mm，底部排水溝設置在邊坡坡腳處，左右各設置一個1000mm×1000mm×1000mm的集水井，用水泵抽至坡頂集水池，排入集水井排水系統。

2.1管線引出段（一）（二）（三）

考慮到本工程的特點和施工作業面的地質情況，土方開挖容易引起兩側坍塌，且不利于基坑圍護，存在安全隱患，必須進行較大的土方開挖線放坡，初步分別定為1：0.6和1：0.65的坡度進行放坡、1：1和1：0.6的坡度進行放坡、1：0.65和1：1的坡度進行放坡，。

2.2通風口（一）（二）（三）開挖支護方案

2.2.1通風口（一）（二）（三）

考慮到本工程的特點和施工作業面的地質情況，土方開挖容易引起兩側坍塌，且不利于基坑圍護，存在安全隱患，必須進行較大的土方開挖線放坡，通風口（一）（二）初步定為1：0.85的坡度進行放坡、通風口（三）初步定為1：0.85的坡度進行放坡。

2.2.2跨越地鐵站特殊現澆段

考慮到本工程的特點和施工作業面的地質情況，土方開挖容易引起兩側坍塌，且不利于基坑圍護，存在安全隱患，必須進行較大的土方開挖線放坡，初步定為1：1和1：0.6的坡度進行放坡。

2.3投料口（一）和投料口（二）

考慮到本特殊段的特點和施工作業面的地質情況，土方開挖容易引起兩側坍塌，且不利于基坑圍護，存在安全隱患，必須進行較大的土方開挖線放坡，初步定為1：0.3的坡度進行放坡， 邊坡為1：0.3段落，采取鋼花管注漿結合掛鋼筋網噴射混凝土對邊坡進行防護，采取四排鋼花管，邊坡采用掛網噴射混凝土。

2.3.1投料口（三）

邊坡為1：0.85段落，采取鋼花管注漿結合掛鋼筋網噴射混凝土對邊坡進行防護，采取三排鋼花管，邊坡采用掛網噴射混凝土。

四、綜合管廊±000以上部分支護方案

根據綜合管廊基坑加固、支護方案，綜合管廊基坑施工作業面寬度為36.15m,因此經南九路綜合管廊±000以上部分，分以下兩部分進行支護設計。

1、道路規劃寬度為41m段落。

1.1、按照經南九路道路設計邊坡坡度進行開挖，邊坡預留200mm~300mm,超過3m高邊坡，采用掛鋼筋網結合噴射混凝土進行邊坡防護。

1.2、按照經南九路道路設計邊坡坡度進行開挖，邊坡預留200mm~300mm,低于3m高邊坡，采用噴射混凝土進行邊坡防護。

2、道路規劃寬度為35m段落。

2.1、經南九路超過3m高邊坡，邊坡坡度按照1：0.8坡度進行開挖，邊坡預留200mm~300mm,超過3m高邊坡，采用三排注漿鋼花管、掛鋼筋網結合噴射混凝土進行邊坡防護。

2.2、經南九路低于3m高邊坡，邊坡坡度按照1：1坡度進行開挖，邊坡防護采用一排注漿鋼花管、掛鋼筋網結合噴射混凝土進行邊坡防護。

五、綜合管廊±000以上排水方案。

為避免基坑內集水，上部邊坡積水流入管廊基坑，在坡腳處設置排水溝，排水溝尺寸為300mm*300mm，底部排水溝設置在邊坡坡腳處，每隔20m設置1000mm×1000mm×1000mm的集水井，用水泵抽至坡頂集水池，通過集水池排入原有水系。

六、結語

安全第一、預防為主、綜合治理的安全方針，對于社會影響大的地下工程，參建各方都必須從各方面對現場的安全引起重視，要想確?，F場的施工安全，除需要施工單位在施工中注意上述事項外，還要加強對現場施工人員和個勞務隊伍的管理和督促，安全交底工作做到位，落實到每個人，提高大家的安全意識，健全安全保障體系和檢查制度。