地下综合管廊工程低净空条件下几种新型深基坑支护形式的应用

来源:用户上传      作者:

　　【摘  要】南京丰子河路地下综合管廊的支线管廊需要下穿宁和城际地铁高架线，支线管廊均采用明挖法施工。因施工高度受限，深基坑一般采用钻孔排桩+高压旋喷桩止水帷幕的支护组合形式，该支护组合实际施工效果往往不尽如人意。本文以南京丰子河路地下综合管廊工程为背景，探索低净空条件下几种新型深基坑支护形式的应用，为类似综合管廊及地下工程深基坑施工提供借鉴。
　　【关键词】综合管廊;深基坑;低净空;新型;支护形式
　　1 工程概述
　　南京丰子河路地下综合管廊全长约9.12km，包含8.606km主线管廊以及0.514km支线管廊。南京丰子河路与已运营的南京地铁S3号线共线，地铁桥墩位于本项目道路中分带内，主线管廊布置在线路右幅绿化带内，管廊中心距离线路中心40.5m，有多条支线管廊需下穿地铁高架线，下穿地铁的支线管廊桥下净空高度约为10m，下穿段基坑深度约为5～8m。
　　2 传统支护形式的局限性
　　低净空深基坑一般采用钻孔排桩+高压旋喷桩止水帷幕的支护组合形式，主要是因为钻孔排桩和高压旋喷桩设备高度低，便于施工。考虑扩孔、桩位及垂直度偏差等因素，排桩间必须保持一定的距离（一般为20cm），因此排桩在该支护组合中只起到抵抗基坑外水土侧压力的作用。在排桩外侧还需施工一道止水帷幕，施工高度受限区止水帷幕一般采用单排或多排高压旋喷桩。而高压旋喷桩作为止水帷幕往往达不到预期的效果，轻则侧壁渗漏，严重的会导致整个止水帷幕失效，主要原因有以下几点：
　　（1）受净空限制，采取分节钻杆施工，更换钻杆时不可避免出现减压与增压环节，同时很难控制更换钻杆的有效搭接，对于砂率较纯的土层，水泥浆和粉砂旋喷后和易性很差，压力反复变换就会带来直径和均匀性方面较大差异，这是更换钻杆旋喷工艺无法克服的短板。
　　（2）高压旋喷施工时加固体内留存有压饱和气体，尤其是多排旋喷桩止水，水泥初凝之前尚未完全消散，而且逐渐施工逐步积累，在已经完成的半固态半液态水泥土体内会形成释放气体通道，从而形成渗漏通道。
　　（3）高压旋喷桩并非在所有地层中都能取得良好效果，如在粉砂、中砂层中，地层硬度及密实度大，含水透水性强，参数设置、控制措施不当，极易出现质量缺陷造成基坑漏水。
　　3 MJS工法桩
　　3.1 MJS工法简介
　　MJS工法（Metro Jet System）又称全方位高压喷射工法，MJS工法在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用了独特的多孔管和前端造成装置，实现了孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，使深处排泥和地内压力得到合理控制，使地内压力稳定，不仅大幅度减少对环境的影响，也保证了成桩直径和成桩质量。是一种非常可靠的成桩工艺。MJS成桩设备机高一般为3.5m，适用于低净空施工，理论上净空高度超过4m即可使用。
　　喷射流初始压力达40MPa，流量约90～130L/min，每米喷射时间30～40min，喷射流能量大，作用时间长，再加上稳定的同轴高压空气的保护和对地内压力的调整，使得MJS工法成桩直径较大，可达2～2.8m，其桩身质量较好，强度指标大于1.5MPa，有效成桩深度也更深。
　　
　　3.2 MJS工法桩的应用
　　（1）对于不是很深的基坑（一般不超过5m），在无法放坡开挖的情况下，可选择MJS桩重力式挡墙作为基坑支护。MJS桩作为重力式挡墙，采用多排咬合布置，因成桩直径较大，一般布置两排桩即可。第一排桩桩长较长，伸入不透水层中兼作止水帷幕，第二排桩桩长根据基坑深度、土层参数等通过计算确定。
　　（2）对于超深基坑，必须用钻孔排桩这类刚度较大的桩作为基坑围护桩，可选择MJS桩替代传统的高压旋喷桩作为止水帷幕，单排咬合布置即可，大大提高止水帷幕施工的可靠性。
　　4 钻孔咬合桩
　　4.1 钻孔咬合桩特点
　　钻孔咬合桩是一种桩与桩之间形成相互咬合排列的基坑围护结构。桩的排列方式按照一条钢筋混凝土桩（B桩）和一条素混凝土桩（A桩）间隔布置，施工时先施工A桩后施工B桩，A桩混凝土采用超缓凝混凝土，要求必须A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，实现咬合。
　　总结钻孔咬合桩具有以下几个特点：
　　（1）钻孔咬合桩具有与钻孔排桩相同的刚度大、可施工桩长长的特性，在超深基坑中已得到广泛应用。
　　（2）钻孔咬合桩可兼作止水帷幕，通过一系列措施控制桩间咬合，确保止水效果。
　　1）采用全护筒施工，不会发生扩孔缩径等情况;
　　2）通过专用的设备超前跟进钢护筒，可保证护筒垂直度不大于0.3%，从而保证了桩的垂直度。
　　3）钻孔咬合桩施工前一般先要设置导墙，有效控制了桩位偏差。
　　4.2 低净空条件下钻孔咬合桩的应用
　　随着钻孔咬合桩的广泛应用，施工工艺也呈现多样化。其中钢护筒跟进可采用全回转钻机、搓管机、旋挖钻机、双动力头长螺旋钻机施工;成孔可采用旋挖钻、抓斗和长螺旋钻机施工。但是在低净空条件下，钻孔咬合桩施工也受到很多限制。
　　（1）钢护筒跟进可选择设备高度较低的全回转钻机、搓管机，这两种设备也是最传统的设备，适用于各类土层，全回转钻机还可用于软-硬岩层并具有处理复杂地层的能力。
　　（2）成孔施工只可选择抓斗，抓斗需用吊机配合使用，因此钻孔咬合桩无法在超低净空下施工，具体根据选用吊机作业高度确定。
　　（3）抓斗在水下冲抓受限，施工时需控制孔内水位，因此钢护筒超前跟进量要保证孔底不发生翻砂、管涌以及窜孔。而超前跟进量受设备性能限制，因此低净空条件下咬合桩施工桩长一般不超过30m。
　　5 结束语
　　基坑支护及止水帷幕施工是深基坑工程成败的关键，传统的钻孔排桩+高压旋喷桩支护形式虽然造价较低，但是施工可靠性难以保证，尤其是止水帷幕失效需花费巨大的费用进行处理，且将长期置基坑及周边构筑物于高风险中，往往得不偿失。本文通过总结南京丰子河路综合管廊工程MJS工法桩、钻孔咬合桩施工经验和低净空条件下深基坑施工经验，探索几种在低净空条件下施工可靠性高的深基坑支护形式，希望能为其他同类型综合管廊及地下工程施工提供参考和借鉴。
　　参考文献：
　　[1]王中兵.MJS工法在中厚砂层超深止水帷幕施工中的应用[J].建筑施工，2018，40（3）
　　[2]许洪明.MJS工法桩围护在地铁结合改造工程中的应用[J].建材与装饰，2018，0（15）
　　[3]卜林，曾华健，吴传清.全套管钻孔咬合桩防渗支护结构在深基坑工程中的应用[J].土工基础，2010（4）
　　[4]朱芝同，宋志彬，冯起赠等.全套管钻孔咬合桩在临近地铁基坑工程中的应用[J].探矿工程：岩土钻掘工程，2014，41（7）
　　作者简介：
　　陈沿松（1985—），男，工程师，2009年毕业于中南大学土木工程专业，工学学士。
　　江超（1986—），男，工程师，2009年畢业于长沙理工大学土木工程专业，工学学士。
　　（作者单位：中交二航局第四工程有限公司）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14931173.htm