1、綜合管廊基坑支護方法分析和選擇摘要：近幾年在國家政策推動和城市管理升級的雙重驅動下，國內的綜合管廊 建設發(fā)展迅速。相關企業(yè)爭相發(fā)展地下管廊工程，一大批典型的管廊工程相繼建 成。作為淺埋地下工程，在施工過程中不可避免的涉及到土方開挖及支護問題。 如何安全、高效、經濟的施工，成為施工過程中首要考慮的問題。本文旨在統(tǒng)計 幾種常見的土方開挖的方式，分析其特有的優(yōu)劣勢，為后期施工提供便利。關鍵詞：綜合管廊；土方開挖；支護；施工0引言：綜合管廊的主體一般為淺埋在道路下方的鋼筋混凝土結構（也有砌體結構），一 般采用淺埋設計和建造。綜合管廊的覆土深度應遵循“滿足需要，經濟適用原則 確定，覆土深度一般為25m，

2、主要由地下空間豎向規(guī)劃、車輛荷載、綠化種植 及設計凍深等因素綜合確定。作為飛速發(fā)展的基建產品之一，飛速發(fā)展的過程中 安全問題不容忽視。管廊基坑不同于房建基坑或者地鐵基坑，管廊基坑開挖深度一般在6-8米，寬度 在5-10米。從形狀上看，與地鐵隧道類似，同屬于線性結構，開挖范圍比較長， 途徑區(qū)域包括河流，山坡和巖石等堅硬土質區(qū)。管廊施工多位于新老城區(qū)中，位 于人行路或綠化帶的下面，屬于典型的淺埋結構。在新老城區(qū)進行開挖過程中， 需清楚知道待開挖區(qū)域的地下管道，電纜等地下設備，避免在土方過程中發(fā)生燃 氣管，供水管爆裂，電纜損壞的現象。2016年11月4日，甘肅蘭州在建綜合管廊基坑坍塌，事故發(fā)生原因為

3、施工工 人在進行土方回填作業(yè)前的清理邊坡支護噴錨層工序中，施工作業(yè)人員違章作業(yè)， 未按土方回填方案及安全技術交底要求進行施工，導致邊坡發(fā)生坍塌，造成兩人 被掩埋土方中。長江三角洲入海口 1#綜合管廊基坑失穩(wěn)前一階段時值數日雨天， 地下水位持續(xù)升高，土體含水飽和，基坑四周明排水失效，基坑周邊地表面出現 約15 cm的裂縫，基坑端部土體坍塌，河道護坡面混凝土開裂，靠近河道側土體 下陷，圍護樁傾斜，坑底混凝土開裂、起拱開裂，基底隆起，無法進行下道工序 施工。在土方開挖和支護中選擇合適的支護方法來保證施工安全就顯得十分重要。 1綜合管廊基坑開挖支護方法綜合管廊的施工方法一般分為明挖法、盾構法。雖然明挖

4、法會影響地面交通， 但由于其成本較低而應用最廣，尤其是在新城區(qū)建設過程中。明挖法一般遵循圍 護結構施工9土方開挖T鋼筋混凝土結構支模、澆筑、養(yǎng)護（或預制件拼裝）T回填 土等流程，其間還需進行結構外側的防水施工。預制件拼裝工藝與現澆混凝土工 藝相比，具有可顯著縮短工期、節(jié)約投資的優(yōu)勢。基坑開挖深度一般為5-7m，若 不能放坡，基坑圍護結構應盡可能采用可循環(huán)利用的鋼板樁+內支撐的方式，減 少地下廢墟的產生并可節(jié)約成本。當坑底土的地基承載力不能滿足綜合管廊的要 求時，還需進行地基處理。盾構法和頂管法屬于非開挖工藝，造價高，一般僅在 穿越河流、重要道路時才會考慮。受施工周邊環(huán)境及地理因素的影響，明挖施

5、工法又分為放坡開挖和垂直開挖。放 坡開挖適宜于工作環(huán)境平面大，周邊空曠無建筑，地下水位較低的場地。垂直開 挖適宜于周邊建筑對位移要求高，工作平面狹窄，地下水位較高的場地。下文將 詳細介紹管廊施工中常用的土方開挖支護方法。放坡開挖放坡開挖分為自然放坡開挖，土釘墻支護，土層錨桿支護三種。自然放坡開挖顧名思義是在需要開挖的場地不設圍護，僅在基坑四周放坡的坑 內土體開挖方法，依靠土的自身穩(wěn)定性保持基坑邊坡的穩(wěn)定。基坑應自上而下分 層、分段依次開挖，隨挖隨刷邊坡，必要時采用水泥粘土護坡。其特點是，開挖 施工便利，無內支撐影響，造價低廉不需要額外的支付費用，工期短節(jié)省施工時 間，技術含量低，但不能承受較大

6、的坡頂荷載，工作場地大，土方開挖量大。土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護方式。天然土體通過鉆孔、插筋、注漿來設 置土釘（亦稱砂漿錨桿）并與噴射砼面板相結合，形成類似重力擋墻的土釘墻，以 抵抗墻后的土壓力，起主動嵌固和增加邊坡的穩(wěn)定性的作用，使基坑開挖后坡面保 持穩(wěn)定，也被稱為噴錨網加固邊坡或噴錨網擋墻。土釘墻墻頂應采用砂漿或混凝 土護面，坡頂和坡腳應設排水措施，坡面上可根據具體情況設置泄水孔。開挖特 點當場地受限且開挖深度在10m以內時，可采用土釘墻圍護，通過加大開挖坡率， 打設土釘來減小放坡平面占地面積，節(jié)約施工用地空間。但由于管廊基坑通常為 條形結構，開挖寬度普遍在10m左右，土方開挖時間占總工

7、期比例較小，采用土 釘墻圍護時，分層打設土釘費時費力，對土方開挖工期影響較大。土層錨桿支護在立壁土層上鉆（掏）孔至要求深度，孔內放入鋼筋，灌入水 泥砂漿或化學漿液，使之與土層結合成抗拉錨桿，將立壁土體側壓力傳至穩(wěn)定土 層。水作業(yè)鉆進法工藝流程土方開挖T測量、放線定位T鉆機就位T接鉆桿T校 正孔位T調整角度T打開水源T鉆孔T提出內鉆桿T沖洗T鉆至設計深度T反復提 內鉆桿T插鋼筋（或鋼絞線）T壓力灌漿T養(yǎng)護T裸露主筋防銹T上橫梁（或預應力 錨件）T焊錨具T張拉（僅用于預應力錨桿）T錨頭（錨具）鎖定。該方法適于較硬土層 或破碎巖石中開挖較大較深基坑，鄰近有建筑物須保證邊坡穩(wěn)定時采用。1.2,垂直開挖

8、：垂直開挖包括擋土灌注樁支護，擋土灌注樁與土層錨桿結合支護，鋼板樁支撐和 SMW工法。擋土灌注樁支護一般有人工挖孔或機械鉆孔兩種方式。在開挖基坑周圍用鉆 機鉆孔，下鋼筋籠，現場灌注混凝土樁，樁間距11.5m，成排設置，上部設聯 系梁，在基坑中間用機械或人工挖土，下挖1m左右裝上橫撐，在樁背面裝上拉 桿與已設錨樁拉緊，然后繼續(xù)挖土至要求深度。具有施工設備簡單，所需作業(yè)場 地不大，噪聲低，振動小，成本低，樁剛度較大，抗彎強度高，安全感好等特點， 但止水性差，為防止水土流失可在灌注樁之間加粉噴樁，同時存在造價高，工期 長的缺點。擋土灌注樁與土層錨桿結合支護，樁頂不設錨樁、拉桿，按照擋土灌注樁支護 方

9、法施工，土方開挖至一定深度,每隔一定距離向樁背面斜向打入錨桿，達到強度 后，安上橫撐，拉緊固定,在樁中間挖土，直至設計深度。鄰近有建筑物不允許支護切 地基不允許有下沉位移時使用。鋼板樁支護既可擋土、防水，還可防止流砂的發(fā)生。板樁支撐可分為無錨板 樁（懸臂式板樁）和有錨板樁兩大類。無錨板樁,從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁 自起打到結束中途不停頓，打法簡便、快速，但單塊打入易向一邊傾斜，累計誤 差不易糾正，壁面平直度也較難控制，僅在樁長小于10m、工程要求不高時采用， 又稱單獨打入法。有錨板樁的雙層圍檁插樁法是先沿板樁邊線搭設雙層圍檁支架， 然后將板樁依次在雙層圍檁中全部插好，形成一個高大的板樁墻

10、，待四角封閉合攏 后，再按階梯形逐漸將板樁一塊塊打至設計標高。該打法可保證平面尺寸準確和板 樁垂直度,但施工速度慢。拉森鋼板樁作為目前應用最普遍的鋼板樁支撐方式，是 由正反扣搭接或并排組成的，抗彎能力較強，通常所見到的拉森鋼板樁長有12 米、15米、18米。鋼板樁間互相咬合，可以兼做止水。根據管廊主體結構施工 要求，在管廊頂板上方可做一道鋼支撐或錨桿，減小拆換撐工作，加快施工速度。 具有以下條件：質量輕、強度高、耐久性能好、施工方便。鎖口緊密、水密 性好，對周圍環(huán)境影響較小等特點，在軟土地基施工中占有很大優(yōu)勢。占地小、 綠色環(huán)保性能顯著。支護深度與地下管廊基坑深度匹配度高。可重復利用， 成本費

11、用低，節(jié)能環(huán)保。但同時拉森鋼板樁的成本比普通的鋼板樁偏高一些，而 且在拔出拉森鋼板樁的時候，容易由于機械震動而產生土體下沉等缺點。SMW工法是Soil Mixing Wall的縮寫，于1976年在日本問世，廣泛應用于沿 海地區(qū)地下連續(xù)墻和深基坑止水帷幕。適用于挖深15m內的基坑工程，H型鋼剛 度大，SMW工法控制變形效果優(yōu)于鋼板樁，同時具有擋水性強、H型鋼可回收， 性價比較高，在綜合管廊建設中應用范圍也較廣。該工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現場向一定深度進行鉆掘，同時在鉆頭處噴出水 泥系強化劑而與地基土反復混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工， 然后在水泥土混合體未結硬前插入H型鋼或鋼板作

12、為其應力補強材，至水泥結硬， 便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。SMW工 法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機，其中鉆桿有用于粘性土及用于砂礫土和基巖之 分，此外還研制了其他一些機型。具有擋水性強、對周圍地基影響面小、多用途 （能適應各種地層）、工期短、造價低的優(yōu)點。1.3.日首挖施工法暗挖施工法主要分為淺埋暗挖法，頂管法，盾構法、蓋挖法。淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行洞室暗挖施工的一種方法，其施工 基本原理是在洞室土體開挖中采用輔助措施加固洞室周圍土體，以充分發(fā)揮其自 承能力，開挖后或開挖過程中及時支護并封閉成環(huán)，是支護與洞室周圍土體共同 作用形成聯合支撐體系，從而

13、有效的控制洞室周圍的土體過大的變形的一種綜合 施工技術。該法施工的優(yōu)點是地下洞室暗挖成型，初期支護和襯砌均在地下洞室 內進行，不必中斷城市交通，施工機械化程度低，對地下管線影響較小，管廊斷 面結構可做成圓形，馬蹄形，矩形，多跨聯拱等形狀，而且易于進行不同斷面的 轉化銜接，對于工程的適應性較強，可根據不同的地質條件及時調整施工工藝和 設計參數，施工噪聲低，對環(huán)境的干擾小。盾構法是在不開槽施工時用于地下掘進和拼裝襯砌的施工設備，使用盾構開 挖隧道的方法就是盾構法。其基本施工原理是在需施工地段的兩端，各修建一個 工作坑（又稱豎井），然后將盾構從地面下放到地點工作坑中，首先借助外部千 斤頂將盾構頂入土

14、中，然后在借助盾構殼體內設置的千斤頂的推力，在地層中使 盾構沿著管道的設計中心線，向管道另一端的接收坑中推進，同時，將盾構切下 的土方外運，邊出土邊將砌塊運進盾構內，當盾構每向前推進12環(huán)砌塊的距離 后，就可在盾尾襯砌環(huán)的掩護下將砌塊拼成管道，在千斤頂的推進過程中，其后 座力傳至盾構尾部已拼裝好的砌塊上，繼而在傳至起點井的后背上，當管廊拼砌 一定長度后就可作為千斤頂的后背，如此反復循環(huán)進行。廣泛應用于城市建筑密 集、交通繁忙、地下管線集中地段的地下管廊施工。頂管施工法是繼盾構施工之后而發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需 要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各

15、 種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或 掘進機從工作井內穿過土層一直推到接收井內吊起。與此同時，也就把緊隨工具 管或掘進機后的管道埋設在兩井之間，以期實現非開挖敷設地下管廊的施工方法。 頂管施工特別適用于大中型管徑的非開挖鋪設，具有經濟、高效，保護環(huán)境的綜 合功能。這種技術的優(yōu)點是：不開挖地面，不拆遷，不破壞地面建筑物，不破壞 環(huán)境，不影響管道的段差變形，省時、高效、安全，綜合造價低。適用于中型管 道施工，但管線變向能力差，糾偏困難。蓋挖法是由地面向下開挖土方至一定深度后修筑管廊頂板，在頂板的保護作 用下進行管廊下部結構施工的作業(yè)方法。一般有蓋挖順作法和蓋挖逆

16、作法兩種作 業(yè)方式。蓋挖順作法是由地表向下開挖一定神的的土方后澆筑管廊頂板，在頂板 的保護下在自上而下的進行土方的開挖和管廊主體結構施工，達到坑底設計高程 后再由下而上的進行管廊主體結構的方法。蓋挖逆作法是由第地表向下開挖一定 深度的土方后澆筑頂板，在頂板的保護下在自上而下的進行土方的開挖和管廊主 體結構施工直至底板的作業(yè)方法。上文已統(tǒng)計現有的所有管廊開挖施工工藝，如何在諸多的施工工藝中選擇安全經 濟的施工辦法，成為需要考慮的問題。下文就管廊開挖的施工工藝選擇進行簡要 介紹。2基坑開挖方法選擇根據基坑開挖深度進行選擇隨著地形以及地下水位的改變，管廊施工過程中開挖深度有所不同。位于地勢高 的區(qū)域

17、開挖深度相對較深，軟弱土層區(qū)的開挖深度也會有所增大，因此管廊施工 過程中需考慮開挖深度的影響。放坡開挖適用于軟土小于4m，硬性土小于8m的開挖深度，放坡率一般為1： 0.5-1： 1.5之間。當開挖深度大于5m時一般采用分級放坡，同時各級坡間設置中 間平臺，坡面做好護坡措施防止降水對邊坡穩(wěn)定性造成影響。鄭東新區(qū)的龍湖區(qū) 規(guī)劃CBD、蘭州S185#道路綜合管廊、南京浦口新城綜合管廊工程等都采用放坡 開挖的施工方法。土釘墻圍護：適用于基坑側壁安全等級宜為二、三級的非軟土場地，基坑開 挖深度在10米以內，軟土基坑開挖深度小于4m。墻面坡度不宜大于1:0.2，坡面 采用砂漿或混凝土護面。如蘭州S185

18、#道路綜合管廊等采用該施工工藝。排樁支護結構：排樁支護結構適用各類地層，各種開挖深度。在進行開挖過 程中，多采用鋼支撐作為多道內支撐，加強支護的整體水平剛度和穩(wěn)定性。蘇州 古城區(qū)綜合管廊、橫琴新區(qū)地下綜合管廊、六盤水地下綜合管廊等項目采用該工 藝施工。拉森鋼板樁基坑開挖深度在8m以內，通常所見到的拉森鋼板樁長有12米、 15米、18米。鋼板樁間互相咬合，可以兼做止水，設內支撐。廣州亞運城綜合 管廊、青島高新區(qū)綜合管廊等均采用該種施工工藝。SMW工法樁型鋼水泥土攪拌墻在軟土地區(qū)適用，可以有效止水，通過選擇不 同的攪拌樁直徑及型鋼止水，基坑開挖深度可達1213m。如南京浦口新城綜合管 廊工程、山西

19、省臨汾市河西新城綜合管廊等采用該工法。根據土質情況進行選擇管廊作為線性結構，長則幾十公里，短則幾公里，管廊主體途徑各種土層。不同 的土質條件因為其形態(tài)特征各不相同，這就造成需要根據不同的土質情況選擇合 適的支護方法。放坡開挖適宜于土質較好地區(qū)，施工現場具有足夠的放坡場所的工程。不適 用與淤泥和流塑土層，當地下水位較高或者未進行降水出力不適宜采用。當地下 水位較高時，采用明溝排水或者井點降水后進行放坡開挖。土釘墻穩(wěn)定可靠，在土質較好地區(qū)應積極推廣。當地下水位高于基坑底面時， 需采取降排水措施。在松散砂土、軟塑、流塑粘性土以及有豐富地下水源的情況 下不能單獨使用土釘支護，必須與其它支護方式結合使用

20、。鉆孔灌注樁多適用于軟粘土質和砂土地區(qū)。但樁間縫隙易造成水土流失，特別 是在高水位軟粘土質地區(qū),需根據工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工 措施以解決擋水問題。在砂礫層和卵石中施工困難應該慎用。地下連續(xù)墻適用于地質條件差和復雜，包括砂性土層、粒徑50mm以下的砂 礫層中施工等，自身具有止水防水功能。拉森鋼板樁是由正反扣搭接或并排組成的，抗彎能力較強，適用于鋼板樁適 用于埋深較淺的粘性土、砂土、淤泥等軟弱地層基坑的支護。SMW法擋水性強能適應各種地層，可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土等土層 中施工，也可進行軟弱地基層施工或下穿河道施工。根據周邊環(huán)境進行選擇管廊作為城市生命線工程，不可或缺的成為城市主體的重要組合部分，因此管廊 施工多在新老城區(qū)鋪設。新老城區(qū)作為城市居民居住的場所，不可避免的存在天 橋，地下人行道，高層建筑等。因此在管廊施工過程中，管廊基坑開挖的施工工 藝需要考慮這些因素。放坡開挖適應于周邊環(huán)境開闊且無重要建筑物的場所，基坑周邊土體允許有 較大位移，對周邊環(huán)境要求高的場地不適宜。土釘墻對場地土層的適應性強。對于基坑鄰近有重要建筑物、構筑物、重要 交通干線或重要管線的地段不宜采用土釘墻支護。地下連續(xù)墻適宜于鄰近存在保護要求較高