海相深厚軟土綜合管廊施工技術(shù)*
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譚 博1，蔡 智2，徐海洋1，王述紅2
（1．中建五局土木工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410004；2．東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110819）
[摘要]依托福建平譚萬(wàn)北路綜合管廊試驗(yàn)段施工，在深厚軟土地基處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用明挖法在萬(wàn)北路K4+ 750-K4 +850標(biāo)段內(nèi)施工綜合管廊，綜合運(yùn)用了降水和觀測(cè)技術(shù)。對(duì)整個(gè)施工流程及施工完畢后綜合管廊質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，該技術(shù)滿足工程要求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，可以在整個(gè)項(xiàng)目區(qū)域推廣使用。
[關(guān)鍵詞]綜合管廊；地基；軟土；降水；施工技術(shù)
[中圖分類號(hào)]TU990.3 [文章編號(hào)]1002-8498(2016)07-0105-04
0 引言
平譚萬(wàn)北路（環(huán)島西路一萬(wàn)順路）市政綜合管廊工程路線場(chǎng)地屬于我國(guó)典型南部沿海區(qū)域代表性的海相深厚軟土地層，這種典型地層是在周期性的潮汐水流等因素作用下，在地層的上部常形成厚度為1~2m的所謂“硬殼層”，而地層的下部則由夾雜著粉砂和粉細(xì)砂的淤泥或淤泥質(zhì)土所構(gòu)成，同時(shí)局部可能夾雜含有薄泥炭層。海相深厚軟土地層的土層構(gòu)造決定了海相軟土地基具有含水量大、孔隙比高、雜質(zhì)含量大，易壓縮、難滲透、承載力不高等特性。在該地質(zhì)上進(jìn)行綜合管廊施工往往存在著許多問題，例如基坑降水難度大、基坑支護(hù)樁易側(cè)滑、基坑邊坡穩(wěn)定性不足、基底不均勻沉降難控制等。
上述海相深厚軟土地基給市政綜合管廊工程的施工帶來了諸多問題，為解決這些問題，依托萬(wàn)北路（環(huán)島西路一萬(wàn)順路）市政綜合管廊工程段的施工，在深厚軟土地基處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)海相深厚軟土地層中綜合管廊明挖法施工技術(shù)和質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。
1 工程概況
平潭地處福建省東部沿海、臺(tái)灣海峽西岸，其特殊的地理位置決定了其在海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要地位。平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的發(fā)展速度與其道路交通的便利程度密不可分，而現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重落后，為加快平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)開發(fā)建設(shè)進(jìn)度，需建設(shè)一套高效可持續(xù)的交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，因此迫切要求先行發(fā)展包括本項(xiàng)目在內(nèi)的城市骨架路網(wǎng)工程建設(shè)。
對(duì)平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)市政工程綜合管廊項(xiàng)目取K4 +750-K4 +850段作為試驗(yàn)段，全長(zhǎng)100m。管溝設(shè)在非機(jī)動(dòng)車道及人行道下面，上層覆土2.0~4. 6m，含1種標(biāo)準(zhǔn)斷面。該標(biāo)準(zhǔn)斷面的凈空尺寸為( 3 100mm +2 600mm) x3 000mm，如圖1所示。管溝采用矩形箱涵的結(jié)構(gòu)形式，分為雙倉(cāng)，其中給水管、通信電纜、中水管設(shè)為綜合倉(cāng)，高壓電力電纜、中壓電力電纜設(shè)為電力倉(cāng)。
綜合管廊底板、外側(cè)墻和頂板厚均為350mm，內(nèi)側(cè)墻和墊層的厚度均為300mm，每12. 0m設(shè)置1道變形縫，縫寬30mm，不設(shè)豎向施工縫。防水工程是本工程重中之重，試驗(yàn)段使用C40防水混凝土進(jìn)行綜合管廊主體結(jié)構(gòu)的澆筑，從而達(dá)到主體結(jié)構(gòu)自防水的目的，同時(shí)在管溝的內(nèi)墻接縫處涂抹防水涂料，從而形成復(fù)合設(shè)防達(dá)到P8設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)。
2地質(zhì)、水文、氣候特征
2.1地質(zhì)特征
平潭主島海壇島地形特征復(fù)雜，大體上呈現(xiàn)為南北丘陵、中部平原。該綜合管廊工程位處海壇島中心商業(yè)區(qū)域，由于路線狹長(zhǎng)，穿越丘陵和堆積平原而導(dǎo)致施工場(chǎng)地極不平整，土質(zhì)松散軟弱，給施工帶來極大困難。
2.2氣候特征
平潭屬于典型的南亞熱帶臨海島嶼季風(fēng)氣候。 一年之中，四季的氣溫升降變化不大，而降雨量變化較大，由于海洋性季風(fēng)影響，一般而言春冬季節(jié)雨水充足而夏秋季節(jié)易干旱，在夏季施工過程中需做好主體結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)工作。四季風(fēng)害頻繁，需做好防備工作。
2.3水文特征
由于平潭海島多丘陵低洼導(dǎo)致不易形成完備的河流體系，土體滲透性差，地表雨水多以池塘小溪匯存。春冬多雨時(shí)節(jié)，丘陵巖網(wǎng)及地下基巖以孔隙水和承壓水的形式儲(chǔ)存雨水；夏秋干旱少雨，便通過松散巖孔中的殘留水來補(bǔ)充給水。綜上，工程場(chǎng)地土質(zhì)含水量大，在基坑支護(hù)過程中，給予支護(hù)樁極大的土壓力，在基坑施工時(shí)需密切注意施工安全，選擇合理的基坑支護(hù)形式。
2.4地質(zhì)情況
項(xiàng)目標(biāo)段所處地質(zhì)土體呈層狀，該地層上部土層主要為細(xì)中砂、淤泥和淤泥質(zhì)土等，深度達(dá)到11~15m，屬于工程的主要施工范圍深度。然而該上部土層無法滿足工程地基承載力要求，需通過拋石擠淤、水泥攪拌樁或CFG樁等軟基處理方法處理后達(dá)到地基承載力要求時(shí)，才能在其基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合管廊的施工。
2.5地震基本烈度
該工程所處的項(xiàng)目場(chǎng)地地震基本烈度為Ⅶ度，屬于強(qiáng)震區(qū)。
3 海相深厚軟土綜合管廊施工
3.1軟基處理
結(jié)合本工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中根據(jù)各路段不同的地質(zhì)條件、承載要求以及施工條件，在盡可能簡(jiǎn)化的前提下采用如下軟基處理辦法。
1)對(duì)于淺薄層軟弱地基（厚度≤3. 5m），采用換填處理，換填時(shí)結(jié)合粗粒墊層能有效擴(kuò)散基底應(yīng)力，經(jīng)換填處理后軟基的承載力有顯著提高，整個(gè)地基在施工時(shí)沉降量大大減小，并且在換填骨料上鋪設(shè)墊層，澆筑綜合管廊，其工程的整體穩(wěn)定性大大提高。
2)對(duì)于深厚軟弱地基（厚度>3. 5m且≤15m），采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟基處理。
3)對(duì)于深厚層軟弱地基（厚度> 15m），采用CFG樁復(fù)合進(jìn)行軟基處理。
3.2基坑施工
3.2.1井點(diǎn)降水
在基坑開挖前需打設(shè)井點(diǎn)降水。只有當(dāng)基坑地下水位通過井點(diǎn)排除并穩(wěn)定在坑底以下0. 5m時(shí)才能進(jìn)行基坑挖方，并且在開挖后需及時(shí)對(duì)開挖部分進(jìn)行支撐，以防槽壁失穩(wěn)而導(dǎo)致基坑倒塌。
3.2.2基坑開挖
1)鋼板樁及橫撐打設(shè)
在打設(shè)鋼板樁前需對(duì)樁身進(jìn)行調(diào)直和除銹，并在入土端插口處抹油，以減少打樁過程中的摩擦力。采用振動(dòng)沉樁法時(shí)，樁身的振動(dòng)易擾動(dòng)樁后土體，故在相同情況下應(yīng)優(yōu)先考慮靜力沉樁。打樁時(shí)，要及時(shí)調(diào)整校對(duì)鋼板樁，保證樁體垂直打入預(yù)定位置。鋼板樁間通過插口連接形成整體，在鋼板樁樁頂以下1m處設(shè)置1道腰梁，腰梁用2根I18制作，設(shè)置在預(yù)制托架上。間隔3m在樁身上設(shè)置橫撐以增加基坑的橫向穩(wěn)定性。
2)基坑開挖 基坑開挖應(yīng)遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。在基坑兩側(cè)邊界外1.5m處設(shè)置排水溝，以防地表水浸入基坑。打入鋼板樁后，對(duì)基坑進(jìn)行分段分層開挖。使用挖掘機(jī)從中線向兩側(cè)進(jìn)行分層開挖，先開挖地表下1. 3m深的土層，進(jìn)行橫撐支護(hù)后，分層挖方直到設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高，其中分層開挖深度在2. 0m以內(nèi)，開挖按施工分段跳躍式進(jìn)行。開挖至坑底標(biāo)高時(shí)，應(yīng)邊開挖邊施做墊層。
3.2.3基坑支護(hù)
根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件、給排水專業(yè)要求及周邊條件，對(duì)萬(wàn)北路綜合管廊標(biāo)段范圍內(nèi)基坑進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)工段基坑垂直開挖深度3.0~5. 0m，主要采用“鋼板樁+鋼管內(nèi)支撐”支護(hù)方法，鋼板樁采用拉森板樁，設(shè)置1道鋼管支撐，鋼管支撐采用熱軋無縫鋼管，基坑頂設(shè)置排水設(shè)施。其中采用ɸ325×10熱軋無縫鋼管，I18作為內(nèi)支撐構(gòu)件，由基坑支護(hù)縱斷面圖確定各段鋼板樁的樁長(zhǎng)、樁頂標(biāo)高及樁底標(biāo)高。
3.3鋼筋工程
按設(shè)計(jì)要求安裝綜合管廊的板筋和墻筋，根據(jù)鋼筋型號(hào)的不同選擇對(duì)應(yīng)的連接方式，最終形成整體的筋網(wǎng)。需要注意的是固定板筋時(shí)，使用墊塊撐起板筋以保證設(shè)計(jì)的鋼筋保護(hù)層厚度。此外安裝鋼筋時(shí)還需要在預(yù)留的施工縫和沉降縫處在鋼筋網(wǎng)上通過焊接固定止水鋼板。
3.4模板工程
3.4.1側(cè)墻支模
綜合管廊分段施工，每段長(zhǎng)為12m，在底板澆筑完畢后進(jìn)行側(cè)墻支模，每段管溝的前后端處設(shè)沉降縫。在側(cè)墻支模前，需處理已澆底板的施工縫。然后整體安裝側(cè)墻模板和頂板模板，側(cè)墻外模板采用橫肋和豎肋加以固定，使用對(duì)拉螺栓固定連接內(nèi)外側(cè)墻模板，在管溝段前后端的擋板使用長(zhǎng)桿進(jìn)行對(duì)拉固定，綜合管廊側(cè)墻模板安裝如圖2所示。
3.4.2頂板支模
綜合管廊頂板模板采用2. 0cm厚木模板，ɸ48滿堂腳手架搭設(shè)滿堂支撐架。先用滿堂腳手架搭設(shè)板模支頂，調(diào)整地腳托頂至支頂頂面水平，腳手架頂部呈井字形放置木方作為上、下2層導(dǎo)梁。在導(dǎo)梁的基礎(chǔ)上平整安裝木模板作為頂板的底模。
頂板支模完畢后需對(duì)滿堂支架進(jìn)行超載預(yù)壓來檢驗(yàn)支架的強(qiáng)度和變形性能，檢測(cè)完畢滿足要求后才能進(jìn)行頂板鋼筋的安裝。
3.4.3拆除模板
澆筑完側(cè)墻與頂板混凝土后，側(cè)墻模板在混凝土達(dá)到7d強(qiáng)度即可拆模，頂板的模板、支架待頂板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再拆除，要求按與安裝相反的順序自上而下拆除。
3.5混凝土工程
綜合管廊主體結(jié)構(gòu)以底板上30. 0cm處的施工縫為界進(jìn)行2次澆筑。施工縫下底板及側(cè)壁混凝土一次澆筑完畢后，待施工縫下方混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到1. 2MPa以上時(shí)進(jìn)行剩余側(cè)墻和頂板的一次性澆筑。在側(cè)墻模板支護(hù)前，需對(duì)施工縫處的混凝土進(jìn)行鑿毛處理，清除其表面的雜質(zhì)和松動(dòng)骨料。澆筑前，施工縫處宜先鋪與混凝土成分相同的水泥砂漿1層，以保證接縫的質(zhì)量。澆筑過程中，施工縫處的混凝土應(yīng)振搗充實(shí)。
3.6基坑回填
1)墻背回填
基坑回填在管溝結(jié)構(gòu)施工完畢后進(jìn)行�；靥顟�(yīng)盡量選擇中粗砂來增加管溝的抗震性能。回填時(shí)應(yīng)確�；觾�(nèi)無積水。管溝必須經(jīng)檢驗(yàn)合格才能回填。采用分層對(duì)稱回填并夯實(shí)的施工方法，每層回填深度≤20cm，在對(duì)中距管頂50cm的范圍內(nèi)采用人工夯實(shí)處理。
2)拆除基坑支護(hù)
在滿足給排水及道路專業(yè)要求后可進(jìn)行管槽回填，基坑回填至管肩位置后，要拔除鋼板樁，以便重復(fù)使用。使用中粗砂或水泥漿來填實(shí)拔出鋼板樁后空洞。當(dāng)管槽回填至支撐底標(biāo)高時(shí)，可以拆除該道內(nèi)支撐。拆除時(shí)應(yīng)注意間隔拆樁，應(yīng)遵循對(duì)稱原則，防止不均勻受力產(chǎn)生差異變形。
4質(zhì)量控制與監(jiān)控量測(cè)
4.1基礎(chǔ)處理后承載力檢測(cè)
對(duì)綜合管廊試驗(yàn)段CFG樁處理后進(jìn)行基底承載靜載荷試驗(yàn)，按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，在CFG樁樁頂安裝油壓千斤頂，由混凝土配重平衡試驗(yàn)所需的反力，千斤頂逐級(jí)加載。通過樁頂沿對(duì)稱方向安設(shè)的百分表讀取樁頂沉降值。將所選9根測(cè)試樁的最大試驗(yàn)荷載加至640kN，試驗(yàn)過程無異常現(xiàn)象，均順利完成，最大試驗(yàn)荷載下測(cè)試樁的樁頂總沉降值在20mm左右，符合規(guī)范。測(cè)試樁單樁靜載試驗(yàn)結(jié)
果如表1所示。
4.2基坑變形監(jiān)測(cè)
為保證邊坡穩(wěn)定，在鋼板樁樁頂設(shè)置位移以及臨近道路設(shè)置沉降變形監(jiān)測(cè)，水平位移沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置縱向間距為30m，共布置80個(gè)點(diǎn)，在土方開挖期間，每天監(jiān)測(cè)1次基坑頂部位移，基坑支護(hù)完成后每5d觀測(cè)1次，未發(fā)現(xiàn)有明顯變形位移，坡頂位移最大值未超過40mm，滿足設(shè)計(jì)及安全施工要求。
4.3過程質(zhì)量控制
綜合管廊結(jié)構(gòu)施工過程中，嚴(yán)格控制模板制作與安裝工藝，對(duì)工序執(zhí)行“三檢”制度，檢查支模體系的穩(wěn)定性、模板拼縫質(zhì)量、預(yù)埋件位置等；在混凝土澆筑過程中，控制混凝土的攪拌質(zhì)量、坍落度及澆筑振搗工藝；伸縮縫安裝過程中嚴(yán)格控制止水帶的質(zhì)量、安裝工藝、混凝土澆筑過程嚴(yán)防漏振等。
通過對(duì)整個(gè)施工流程的監(jiān)測(cè)，施工過程中，土體沉降、墻體傾斜、墻體水平位移以及地下水位均在控制范圍內(nèi)。施工完畢后綜合管廊的整體性好，未見明顯裂縫，防水性好，強(qiáng)度高，滿足使用要求。
5 結(jié)語(yǔ)
通過對(duì)綜合管廊的施工與檢測(cè)，本海相深厚軟土市政綜合管廊施工工法安全可靠，相對(duì)于其他軟土地基綜合管廊施工工法而言，更加簡(jiǎn)便和快捷，既加快了關(guān)鍵工序的施工進(jìn)度，又保證了工程施工的質(zhì)量和安全，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，可以作為類似地質(zhì)條件下綜合管廊施工的參考。
