中建八局西南公司 成都市 610051
摘要：本文以成都某项目深基坑支护工程为例，阐述了复杂环境地质条件、空间受限基坑型钢框架支护技术，解决了立交桥下空间受限基坑开挖和暗渠施工难题，并从型钢框架支护结构的设计、施工要点进行总结，为以后同类情况的暗渠、电力隧道、地下管线等基坑支护设计和施工提供参考和指导。
关键词：地下管线；复杂地质条件；型钢框架支撑；支护；监测
Construction technology of steel frame support for restricted foundation pit excavation in complicated sections of urban underground pipelines
Peng Zheng Hua Chen Da Cang Min Li YanSheng Shi
（China Southwest Construction Eighth Engineering Division.corp.ltd，chengdu，610051）
ABSTRACT：Based on a deep foundation pit supporting engineering project in chengdu，this paper expounds the complex environmental geological conditions of limited space steel frame foundation pit supporting technology，to solve the limited space under the overpass foundation pit excavation and the culvert construction problems，and from the design and construction points of steel framework supporting structure，for later similar circumstance of culvert power tunnel underground pipeline design and construction of foundation pit supporting，such as to provide reference and guidance.
Keywords：underground pipeline；complicated geologic condition；Steel frame support；supports；monito
0 引言
随着城市经济和社会的发展，基础设施建设项目越来越多，地表建筑空间也越来越少，城市地下空间的开发将逐渐加大。近几年，建筑行业多次开展了关于地下空间开发利用论坛，2019年12月5~6日，在深圳举办了“粤港澳大湾区地下空间大会暨 2019第五届（深圳）城市地下空间、综合管廊技术创新论坛”，国内外专家齐聚一堂，对地下空间开发的优秀案例和技术进行分享，也对城市地下空间发展和规划进一步探讨。
与此同时，建筑基坑工程也得到长足发展，从20世纪80年代左右的研究探索，到21世纪初的发展运用，而今，建筑基坑工程已完全成熟，并进入了一个全新的发展时期。基坑支护结构从简单的板桩支护发展到复合支撑形式，较为成熟的双排桩结构、复合土钉墙、型钢水泥土墙等。
本文针对在复杂地质条件、地下管线复杂、作业空间受限的情况下，采用型钢框架支护结构，解决了基坑开挖难题，缩短工期，节约了施工成本。
1 工程概况
该项目为成都市城市立交改造工程，基坑开挖内容主要为新建暗渠段，检查井桩号为HNYS1~HNYS7，长度330m，暗渠结构宽度为2.8，基坑深度为4.9m~6.5m，纵坡为3‰~19.4‰。
新建暗渠主要位于绿化带内，部分区段位于车行道，其中HNYS1～HNYS5段位于现已施工经完成的立交桥下，HNYS1～HNYS2段位于洪河立交G匝道10#墩与11#墩之间，HNYS4～HNYS5位于洪河立交G匝道4#墩与5#墩之间，该段暗渠施工场地狭小，障碍多，地下管线复杂（燃气管道、自来水管道、电力排管、通信电缆等），是本次基坑支护设计的难点。暗渠平面位置如下图所示：
.png)
图1暗渠跨桥梁段平面图
Fig1 Plan of culverts crossing Bridges
2 水文地质条件
本工程位于成都平原区与龙泉山低山丘陵区过渡带，属川西平原岷江水系Ⅲ级阶地，根据地质勘查报告，场地上覆第四系人工填土，第四系中下更新统冰水沉积成因的粘土、粉质粘土及卵石土组成，下伏白垩系上统灌口组泥岩。场区岩土层自上而下分别为：①人工填土；②粘土；③全风化泥岩；④强风化泥岩；⑤中风化泥岩。
场区地下水主要类型按赋存条件可分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两类。松散岩类孔隙水主要赋存于人工填土、粘土中的上层滞水，靠大气降水和管沟渗漏补给，埋藏较浅，无统一自由水面。基岩裂隙水，该地下水一般埋藏在强风化泥岩及中等风化泥岩层内，主要受邻区地下水侧向补给，各地段富水性不一，无统一的自由水面。拟建场地的地下水以上层滞水为主，水位埋深不一，水量分部不均，对基坑设计和施工有一定的影响；基岩裂隙水由于埋深较大，对基坑设计和施工影响不大。
3 基坑支护方案
3.1 基坑支护方案选择
目前比较成熟的基坑支护主要有：①复合土钉墙，该支护结构施工方便、设备简单，但适用于非软土场地；②型钢水泥搅拌墙，该支护结构主要由型钢和水泥土组成，型钢作为挡土结构，水泥土作为截水帷幕，支护性能好、造价低，主要运用于软土地区，但需要用搅拌桩基和打桩机，本工程因场地限制，水泥搅拌机无法施工；③排桩支护结构，也是本工程主要的支护结构，具有侧向刚度大、结构稳定性好等优点，但因桥下净空受限，无法采用旋挖钻施工，若采用冲击钻成孔，施工周期较长。
本工程暗渠基坑特点为：①基坑开挖深度较大，基坑宽度小，且桥梁净空限制（桥下净空高度10m），作业空间狭小；②地质条件复杂，该范围地下雨污水管线老化，存在不同程度渗漏，地下水情况复杂，且工程范围存在膨胀土，稳定性差；③周边环境较为复杂，地下管线较多；④基坑暴露时间较短，开挖后2个月即可施工完成。
对比分析前几种基坑支护特点，结合暗渠基坑周边环境，本次基坑采用H型钢框架支护技术，既避免了大型设备受桥下净空影响，又缩短工期。
3.2 基坑支护结构设计
H型钢框架支护技术采用H型钢作为侧壁和内支撑形成框架体系，型钢采用法兰盘连接，型钢间采用钢筋连接，并喷射混凝土进行填充，具体布置为：
（1）基坑开挖后采用I20工字钢作为侧壁支撑和对撑，设置于基坑两侧、底部和顶部，封闭成环，纵向间距0.5米，中间设置一道工字钢加强，设置高度为顶板上0.3m。
（2）在基坑负一层和负二层的左右两侧竖向工字钢内，分别布置两道I16纵向工字钢。
（3）工字钢间纵向连接钢筋采用Ø22@50cm交错布置，底、侧面网片钢筋采用Ø8@10cm双层布置，并喷射25cm厚C25喷射混凝土。
（4）连接钢板采用20*26*1.2cm，采用M25连接螺栓。
（5）中间和顶部对撑为临时支撑，中间支撑在混凝土施工时可间断拆除一部分，但总量不能超过50%；结构回填过程中可依次拆除全部对撑。
（6）基坑中部和底部设置锁脚锚杆，锁脚锚杆采用48钢管，每榀4根，单根长度2米。
.png)
图2 基坑支护设计图
Fig2 Foundation pit support drawing
3.3 基坑支护结构验算要点
基坑支护结构可采用MIDAS/GTS Ver4.0或理正深基坑7.0进行验算，本工程以理正深基坑7.0进行验算，验算内容主要为基坑水平位移、沉降位移，H型钢最大剪力、弯矩，整体抗滑稳定性等，验算工况为分层开挖和加撑时。
经验算，H型钢最大弯矩为43.32KN/m，最大剪力为61.95KN，整体稳定安全系数1.31，满足要求。
.png)
图3 瑞典条分法整体稳定性验算简图
Fig3 schematic diagram of the integral stability
check of the Swedish strip method
4 施工工艺及控制要点
4.1 施工工艺
H型钢框架支护施工工艺为：场地平整→测量放线→截水沟施做→基坑顶部土方开挖（0.5m深）→坑顶喷砼施工→上层土方开挖→H型钢安装→钢筋网片安装→喷射混凝土施工→锁脚锚杆施工→下层土方开挖→H型钢安装→钢筋网片安装→喷射混凝土施工→基坑变形监测→暗渠结构施工→基坑回填→H型钢拆除
4.2 施工控制
（1）由于工程范围存在不同程度膨胀土，膨胀土遇水稳定性极差，施工中必须做好排水措施，基坑顶两侧应进行硬化处理，并向两侧设置反坡，明水由截水沟引至排水系统。
（2）土石方开挖采用微型挖掘机开挖，开挖深度根据土质情况适当调整，土质较好时，上层土方可一次开挖，每次开挖长度1m，纵向坡度1：0.5，沟槽侧壁为直立式开挖。下层土方应分半幅开挖，沟槽侧直立式开挖，沟槽另外一处1：0.5坡比开挖，保留半幅土方，型钢护壁及对撑安装完毕后再开挖剩下的半幅土石方。上下层开挖间距控制在3~5m。
（3）因基坑底部土压力最大，土体稳定性最差，因此，土方开挖后应及时安装H型钢，并施做对撑使其封闭成环。工字钢连接后，焊接纵向连接筋及钢筋网片，采用单面焊将其焊接在工字钢上，焊缝长度不小于10d。
（4）锁脚锚杆在工字钢安装完成后施工，锚杆与水平面夹角控制在15°内，锁脚锚杆与工字钢进行焊接，使锚杆和工字钢、钢支撑形成一个共同承载体系，锚杆注浆水泥浆比例为1：（0.4~0.6）。
（5）基坑开挖过程中做好测量控制，避免超挖，基坑底部虚土必须清除干净。
（6）侧壁混凝土分层喷射施工，每次喷射厚度50~80mm，喷射顺序为从底部到边墙脚，由下至上，风压由高变低，拱部的风压为0.4～0.65Mpa，边墙的风压为0.3～0.5Mpa，喷嘴与岩面距离控制在0.8～1.0m范围内。
（7）施工前探明遇地下管线，复核管线平面位置、高程。①遇燃气管线时，基坑采用人工开挖，并将施工方案报燃气公司；②遇电缆、光缆，施工中做好保护措施，不得直接悬吊空中；③当管线与H型钢位置冲突时，应前后调整整榀H型钢间距，并适当加密。
（8）基坑监测要求：采用全站仪监测沟槽顶水平位移，水准仪监测沉降，监测点布置如下图，每15m一个断面，基坑深度≤5m时，监测频率为2d/次，基坑深度5～10m时，监测频率为1d/次，基坑监测预警值为20mm。
.png)
图4 基坑监测点布置图
Fig4 Layout of pit monitoring points
5 结语
目前，本工程暗渠已施工完毕并回填，通过施工过程反应和监控数据显示，暗渠基坑最大水平位移9mm，最大沉降变形12mm，基坑稳定性好。采用H型钢框架支护结构，由人工配合微型挖机施工，不仅解决大型机械施工空间受限难题，同时也减小基坑开挖对周边桥桩、管线影响，节约施工成本。
随着地下空间开发的不断加大，市政配套工程地下管线设计将越来越多，在管线、暗渠、管廊基坑开挖过程中，施工环境也将愈加复杂，而本次H型钢框架支护技术的成功运用，将为同类型基坑支护设计和施工提供参考。
参考文献：
[1]应惠清.深基坑支护结构和施工新技术[J].施工技术，2012，42（7）：1-5
[2]梁德初.某深基坑工程综合支护[J].施工技术，2012，41（1）：32-35.
[3]中国建筑科学研究院.JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程 [S].北京：中国建筑工业出版社，2019.
作者简介：
郑鹏 男 1990.2 本科 助理工程师 15878330216。