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城市地下综合管廊开挖方式详解

发布者：君小豪

基坑开挖深度是影响综合管廊围护结构设计的一个重要因素。

综合管廊纵断面设计时，结构顶板覆土需要考虑道路铺装、绿化种植、道路横向支管穿越、节点夹层布置等要求，通常覆土在1.5~3m，再加上综合管廊结构高度、垫层厚度等，标准段的管廊基坑开挖深度约5~8m。局部需下穿越河流、避开地下障碍物，或者受地形起伏变化时，开挖深度可超过10m，笔者目前参与过的综合管廊工程最大开挖深度为14m。

此外场地土体力学性质、地下水状态、周边环境等也决定基坑围护结构设计的选型。

放坡开挖

采用放坡开挖方法，管廊结构施工不受内支撑影响，施工操作面大，施工便利。

当场地周边环境简单、地下水位较低、开挖深度不大、土质较好时，可以采取放坡开挖方法施工管廊基坑。一般在开挖深度小于10m时采用放开挖坡经济性较好，深度超过10m放坡开挖土方工程量较大，造价较高。

开挖坡率应根据整体稳定性分析计算求得。开挖深度大于5m时一般采用分级放坡，同时各级坡间设置中间平台。坡面做好护坡措施防止降水对边坡稳定性造成影响。

综合管廊工程动则数公里，地形起伏不定，高差较大。放坡平面设计时，可通过预先定义好的放坡规则，采用CIVIL 3D 或者专业管廊设计软件，根据地形图上的散点高程自动生成各级放坡线，减轻设计工作量。

土钉墙围护

当场地受限时，开挖深度在10m以内时，可采用土钉墙围护，通过加大开挖坡率，打设土钉来减小放坡平面占地面积，节约施工用地空间。

由于管廊基坑通常为条形结构，开挖宽度普遍在10m左右，土方开挖时间占总工期比例较小，采用土钉墙围护时，分层打设土钉费时费力，对土方开挖工期影响较大。

拉森钢板桩

基坑开挖深度在8m以内，场地平面受限，且地层满足钢板桩打设要求时（地层为软粘土、砂性土层），可采用拉森钢板桩围护施工管廊基坑。钢板桩间互相咬合，可以兼做止水。根据管廊主体结构施工要求，在管廊顶板上方可做一道钢支撑或锚杆，减小拆换撑工作，加快施工速度。

型钢桩围护

型钢桩围护与拉森钢板桩围护类似，但型钢桩刚度更大，在土层力学性质差，开挖深度较大时可采用。由于型钢之间无咬合，采用型钢桩需另外考虑降水或止水围幕措施。

型钢水泥土搅拌墙

型钢水泥土搅拌墙简称SMW工法，施工时在三轴水泥土搅拌桩内插入型钢。水泥土搅拌桩承担止水功能，受力则由型钢承担。三轴水泥搅拌桩常规直径有600、850、1000三种规格，相应的型钢有H500×300、H700×300、H850×300多种规格。

型钢水泥土搅拌墙在软土地区适用，可以有效止水，通过选择不同的搅拌桩直径及型钢止水，基坑开挖深度可达12~13m。

钻孔灌注桩

钻孔灌桩围护适用各类地层，各种开挖深度。但相对造价较高，施工速度较慢。管廊局部节点由于开挖深度大（超过10m），平面形状复杂时，可采用钻孔灌注桩围护。场地存在地下水，且无法采用坑外降水措施时，需考虑在钻孔灌注桩外侧施工旋喷桩止水围幕。

SMW工法

SMW是Soil Mixing Wall的缩写， SMW工法1976年在日本问世，是日本一家中型企业--成辛工业株式会社所拥有和开发的一项专利，现该法广泛应用于沿海地区地下连续墙和深基坑止水帷幕。

优点：

（1）挡水性强；

（2）对周围地基影响面小；

（3）多用途（能适应各种地层）；

（4）工期短；

（5）造价低。

适用：城市高架桥下等施工，空间受限制的场合，或海底筑墙，或软弱地基加固。

方法：该工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。SMW工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机，其中钻杆有用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分，此外还研制了其他一些机型。

SMW工法施工顺序如下：

a.导沟开挖：确定是否有障碍物及做泥水沟。

b.置放导轨。

c.设定施工标志。

d.SMW钻拌：钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌。

e.置放应力补强材（H型钢）

f.固定应力补强材。

g.施工完成SMW.

SMW工法的主要特点

a.施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

b.钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土得到充分搅拌，而且墙体全长无接缝，从而使它可比传统的连续墙具有更可靠的止水性，其渗透系数K可达10-7cm/s。

c.它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、Φ100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层应用。