摘要：随着城市建设的日益加深，管廊得到越来越大范围的应用。本文就公主岭市岭东路管廊工程的基坑方案实例，共同探讨不同环境和地质情况下，管廊基坑的设计方向。

关键词：管廊；基坑；钻孔灌注桩；土钉

1.前言

本项目所经沿线环境和地质情况较为复杂，试就本管廊基坑项目的介绍，探讨不同情况下的基坑设计，从而达到安全性和经济性的最优化。

2.项目简介

岭东路管廊的实施范围为工业大街～岭南大街，北起工业大街管廊，沿线经公主大街、河南大街、南环城街，南接岭南大街管廊。设计里程范围为岭东路道路桩号K0+017～K1+816.765，岭南大街道路桩号K7+172.000～K7+210.400，里程全长为1838.165m。

嶺东路管廊标准段B×H=6.3×4.0m，顶底板壁厚450mm，腹板壁厚400mm，4个内角设250×250mm倒角。

岭东路管廊结构埋设在岭东路东侧机动车道下，采用明挖顺做法施工，支护结构安全等级为二级，支护结构重要性系数γ0=1.0，基坑周边荷载中，地面超载的等效均布荷载取20KPa，交叉口取30KPa，楼房荷载平层按20KPa，2层以上房屋取15KPa/层。

3.现场环境

3.1 地形地貌

公主岭市地貌类型分为南部山地和北部平原两大地貌区。拟建场地地势有起伏，各孔口黄海高程在213.77～227.47米之间。属于北部平原的东辽河河谷平原地貌单元。

3.2 场地地质水文条件

根据地质勘察资料，场地浅部各土层分布较稳定，自上而下可划分为4个岩土层，依次为：①耕填土（Q4ml），厚度1.11～4.59m。④1粉质黏土（Q4al），局部夹粉砂薄层，厚度2.15～11.30m。⑤强风化泥质砂岩（K2xn2），厚度4.30～14.90m。⑥中风化泥质砂岩（K2xn2），未击穿，最大揭示厚度为11.30m。场地地下水稳定水位埋深6.00～12.40米不等，呈两头深中间浅的状态。在东沟河附近，由于河流影响，地下水位较浅。本场地环境类型为Ⅱ类，地层渗透性类型为B型。

场地在起点～铁路（K0+017～K0+260）段④1粉质黏土层较厚，层底埋深14.22～8.5m；在K1+292～终点段④1层层底埋深7.52～8.79m，其余路段④1层较薄较均匀，平均厚度4～7m。

场地全线①耕填土分布较为均匀，层底埋深1.11～4.59。

场地地下水普遍埋深较深，平均埋深12m；东沟河左右地下水较浅，最小埋深6m。

3.3 沿线现状环境

3.3.1 岭东路：

岭东路全线均为已建成道路。各交叉路口除南环城街和岭南大街外，均已建成通车。南环城街西侧已建成，东侧未建；岭南大街未建成通车。

岭东路K0+260～K0+422段为穿越铁路段，K0+805～K0+859段跨越现状东沟河。

3.3.2 沿线环境：

工业大街～公主大街：本段道路东侧为已有厂房、民房，距离基坑较近，大部分为低层，仅靠近公主大街交叉口处有一处7层楼房。

公主大街～河南大街：本段道路东侧为拆迁区。其中的K0+805～K0+859段穿越东沟河。

河南大街～南环城街：本段道路东侧靠近河南大街交叉口处，有新建小区距离基坑较近；K1+291处有在建小区出入口，考虑到有装建材的车辆来往，应按交叉口的活载设计。

南环城街～岭南大街：本段道路东侧有学校、电台等建筑距离基坑较近；接岭南大街处有较深的倒虹衔接邻近管廊。

4.基坑支护方式选择分析

4.1 基坑支护的类型及其特点和适用范围

4.1.1放坡开挖

适用于周围场地开阔路段，基坑纵横向位移控制无严格要求，施工简易造价低，填挖方较大。

4.1.2土钉墙

土钉墙支护结构是一种原位土体加固技术，它是以较密集排列的插筋作为土体主要补强手段，通过插筋体与土体之间的摩擦力达到改善土体力学性能的目的，使加固区土体成为能自稳的重力式的挡土结构。在工作机理上，土钉墙是高强度土钉、喷射混凝土面层及原状土三者共同受力，形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的。常用于开挖深度不大于15m、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护，具有施工快捷简便、经济可靠的特点。土钉墙一般适合于地下水位以上或经过降排水后的素填土、粘性土、粉土以及非松散的砂土、卵石等土层，不宜用于淤泥质土、饱和软土及未经降水处理的地下水以下的土层。

4.1.3钻孔灌注桩。

钻孔灌注桩直径一般0.6～1.2m，多用于坑深7～15m的基坑工程，在我国得到广泛的应用。当无地下水时，可稀疏布置，利用土拱效应支护周围土体、节省造价；当地下水位较高时，一般需要在钻孔桩外侧再增设止水帷幕。钻孔灌注桩应用广泛，工艺成熟；施工时无振动、无噪音，无挤土现象，对周围环境影响小；墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小；既适用于软土层，又适用于硬土层。其缺点是施工速度慢，工期较长，防水效果不好，需要结合阻水帷幕。

4.1.4地下连续墙

通常连续墙的厚度为600mm、800mm、1000mm，也有厚达1200mm的，但较少使用。地下连续墙刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地质条件差、基坑深度大、周边环境要求较高的基坑，但是造价较高，施工要求专用设备。

4.1.5SMW工法

SMW工法（劲性水泥土搅拌桩法），即在水泥土桩未结硬前插入H型钢等，将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW支护结构施工时基本无噪音，对周围环境影响小；结构强度高，可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土中应用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层；挡水防渗性能好；H型钢可回收重复使用，施工成本较小。其缺点是应用经验不足，插入的H型钢虽可回收利用，经过多次插拔后钢材性质变脆，不能再投入使用。

4.1.6钢板桩

钢板桩是对钢带进行连续冷弯变形，形成截面为Z形、U形或其它形状，可通过锁口互相连接的板材。钢板桩适用于淤泥、淤泥质土、饱和软土及地下水位较高的深基坑支护。施工时将钢板桩用打桩机打（压）入地基，使其互相连结成钢板桩墙支挡土体。钢板桩强度高、防水性能好、施工快速简便、占用空间小、并可回收重复使用。但钢板桩价格较贵，无内支撑时刚度小、变形大，拔桩时易引起土体移动，造成周围土体发生沉降。

4.1.7基坑支护选型小结

本项目地质情况较简单，以粘性土和岩层为主，铁道以北粘性土层较厚，以南的大部分地区较薄，地下水位大部分较浅。

SMW工法桩和钢板桩在粉质黏土层较浅的地段较难施打，故不宜设置在铁道以南地区；且SMW工法桩较为新颖，应用经验不足，铁道以北地区距离房屋较近、需要严格控制沉降，因此也不宜设置。

地下连续墙支护形式太强、适应性最强、造价最为昂贵，本项目场地无不良地质、基坑最深不过12m，本着节省造价的原则，项目不宜采用地下连续墙形式。

钻孔灌注桩工艺成熟、支护稳定性性良好，并且由于地下水位除部分路段外普遍较浅，不需要挡水，可选用较为疏松的排列方式，变劣势为优势。仅需要在过河段等地下水位较高的地方增设止水帷幕，充分利用了钻孔灌注桩的优越性和经济性。

放坡开挖适用于场地较宽大的地段，本项目公主大街～河南大街段有拆迁区，但经验算，本段地质情况不使用纯放坡开挖，否则造成工作面过大、西侧道路预留通行段过窄的情况。

而土钉墙既能兼顾经济性，又能减小开挖面，与放坡开挖结合，是一种较适合本项目的支护方式。

基坑工程应在合理范围内须尽量减少造价。综合以上，全线选择钻孔灌注桩和土钉墙的支护方式。

4.2基坑支护类型的分段细选

根据现状环境分析，岭东路在工业大街～公主大街段东侧有厂房、民房，且④1粉质黏土层较厚，宜采用钻孔灌注桩，验算时须严格控制桩基强度和基坑沉降。其中的K0+260～K0+422段为穿越铁路段，须做特殊设计，本文暂不做讨论。

公主大街～河南大街段道路东侧为拆迁区，不考虑房屋荷载，并且对开挖面没有严格要求。可采取开挖面更大、更经济的基坑支护方式，本段采用土钉墙。其中K0+805～K0+859段穿越东沟河，采用钻孔桩防护，施工时可视情况选用适当的止水帷幕。本段控制土层①耕填土深度较大、地下水较浅，西侧在土钉设计的深度范围内，有管线距离基坑较近，故验算时，应注意设计放坡角度和土钉设置，严格控制基坑稳定性。节点段仍采用钻孔灌注桩支护。

其余大部分路段东侧都有厂房或住房，其中不乏有距离基坑较近的和新建高层建筑，这些路段需严格控制基坑稳定和沉降；并且大部分路段④1粉质黏土层较薄（基本在9m以内），宜采用钻孔灌注桩防护。

岭东路管廊在穿越交叉口处，部分采用设置倒虹段的方式避让交叉管线和衔接标高，这些倒虹段的基坑需根据基坑实际深度，并适当加强桩基配筋和内撑强度，保证基坑安全。交叉口处需考虑分幅翻浇施工，应在交叉路线的中心线附近设置一排桩基，便于后期的翻浇施工，并另外进行翻交段验算。

由于岭东路标准段管廊采用滑动模版的施工方式，考虑机械空间和人的行走空间，标准段管廊基坑内缘与结构外缘控制1.5m，节点段和非标段采用普通立模施工，并且考虑在靠近岭东路中心线的一侧需要尽量减少开挖面积，节点段和非标段管廊基坑内缘与结构外缘控制1.0m。

5.设计原则

5.1 房屋荷载：平面上距离基坑边线在基坑深度一倍以内的房屋荷载，按20KPa（平层）、15KPa/层（多层）加载，距离基坑边线在基坑深度一倍以外的房屋荷载经验算影响较小，不予考虑。

5.2 活载：因项目地处已建成道路的机动车道下，地面超载的等效均布荷载取20KPa；交叉口和未建成小区的出入口取30KPa。

5.3 覆土厚度：计算深度管廊标准段顶板覆土厚度3.64～5.4m（不含过铁路段），平均覆土厚度3.8m左右；标准段结构高度4.9m；标准段垫层厚度0.7m。基坑深度按照10m计算，超过10m进行特殊设计。

5.4 地质、荷载、基坑深度差异较大的，应分别进行计算。

5.5 交叉口因车辆荷载较大，并需考虑翻浇，应做特殊设计。

6.基坑设计

本基坑工程大体有钻孔灌注桩和放坡+土钉墙两种形式。根据沿线土质变化情况，分段选用最不利钻孔验算。钻孔灌注桩采用D=1.2m直径，桩顶设置B×H=1200×800mm冠梁，对称设置。两排钻孔桩间设1排内撑，深度加大的倒虹段采用800×800mm钢筋混凝土支撑，普通基坑采用Φ609mm，t=16mm的钢管支撑。

钻孔桩选型参数如下：

A型桩：桩长16m，标准桩中距2.4m；B2型桩：桩长18m，标准桩中距1.8m；D型桩：桩长20m，标准桩中距1.8m。

6.1 工业大街～公主大街

K0+017～K0+262：土质不良段，设置A型钻孔灌注桩，控制土层为④1层，层底埋深14.22m。经验算，所设桩型满足要求，基坑侧向位移x=11mm，竖向位移z=14mm。

（K0+262～K0+422，铁路范围，本文暂不做讨论。）

K0+422～K0+537：东侧有较高楼房，设置B2型钻孔灌注桩（其中标准段桩间距d=2.4m，节点段d=1.8m），控制土层为④1层，层底埋深5.8m。经验算，所设桩型满足要求，基坑侧向位移x=8mm，竖向位移z=11mm。见图1。

6.2 公主大街～河南大街

K0+567～K0+625：接近交叉口的節点段，设置B2型钻孔灌注桩，控制土层为④1层，层底埋深9.43m。经验算，所设桩型满足要求，基坑侧向位移x=9mm，竖向位移z=12mm。

K0+625～K0+670：土质较好，控制土层为①层，层底埋深2.19m，并且不需避让管线。设置2级放坡基坑+土钉墙。第一级放坡H=5m，坡比1：0.4，设置竖向×纵向=1.2m×1.0m土钉，土钉直径18，长度7m；第二级放坡H=5m，坡比1：0.2，设置竖向×纵向=1.2m×1.2m土钉，从上往下，第1根和第2根土钉：直径18，长度8m、第3根和第4根土钉：直径22，长度8m。土钉在基坑两侧对称设置。见图2。

K0+670～K0+763、K0+781～K0+805、K0+859～K0+911、K0+941～K1+099：土质较差，控制土层为①层，层底埋深4.5m，并且需要避让管线。设置2级放坡基坑+土钉墙。第一级放坡H=5m，坡比1：0.4，设置竖向×纵向=1.2m×1.0m土钉，从上往下，第1根土钉：直径20，长度12m、第2根和第3根土钉：直径25，长度12m、第4根土钉：直径20，长度12m；第二级放坡H=5m，坡比1：0.2，设置竖向×纵向= 1.2m×1.2m土钉，从上往下，第1根和第2根土钉：直径18，长度8m、第3根和第4根土钉：直径25，长度8m。土钉在基坑两侧对称设置。见图3。

K0+763～K0+781、K0+911～K0+941、K1+099～K1+141：普通节点段，套用K0+017～K0+262段设置A型钻孔灌注桩。

K0+805～K0+859：過河段，地下水位浅、施工时可能需要做止水帷幕。设置D型钻孔灌注桩，控制土层为④1层，层底埋深8.6m。两排钻孔桩间设一层钢管支撑。经验算，所设桩型满足要求，基坑侧向位移x=12mm，竖向位移z=16mm。

6.3 河南大街～南环城街

K1+203～K1+301：有高层小区且有小区出入口，设置B2型钻孔灌注桩，控制土层为④1层，层底埋深9.28m。经验算，所设桩型满足要求，基坑侧向位移x=9mm，竖向位移z=11mm。

K1+301～K1+483：小区距离较远，设置B2型钻孔灌注桩（桩间距d=2.4m），控制土层为④1层，层底埋深9.28m。经验算，所设桩型满足要求，基坑侧向位移x=9mm，竖向位移z=11mm。

6.4 南环城街～岭南大街

K1+534～K1+667、K1+763～K1+791：有距离较近的房屋，或接近交叉口车辆荷载较大。套用K0+422～K0+537段，设置B2型钻孔灌注桩（桩间距d=2.4m）。

K1+667～K1+763：房屋较远荷载较小，套用K0+017～K0+262段，设置A型钻孔灌注桩。

6.5 交叉口

其余路段为交叉口路段，根据基坑深度设置B2型桩或D型桩，并在所交道路中心线位置设置一排横向的钻孔桩，以利后期翻浇。先施工侧设置混凝土角撑。

其中，交岭南大街倒虹段因需要与岭南大街管廊衔接标高，管廊结构较深，基坑最大深度达11.8m，设置D型钻孔灌注桩，控制土层为④1层，层底埋深9.28m。两排钻孔桩间设2排内撑，第一层为800×800mm 钢筋混凝土支撑，第二层为Φ609mm，t=16mm的钢管支撑。经验算，所设桩型满足要求，基坑侧向位移x=12mm，竖向位移z=15mm。见图4。

7.总 结

在设计过程中，要充分了解现场实际情况，针对不同的地形地貌、现状环境以及业主及施工单位的特殊要求选择不同的支护类型。因为涉及的客观情况种类繁多、范围广泛、变化多端，更需要多方面考虑来进行设计，达到最好的设计效果。本文旨在通过对岭东路管廊工程基坑设计的介绍，探讨管廊基坑工程在不同情况下支护类型的选择、设计，以期达到项目安全性和经济性的最优化。

参考文献

[1]刘国彬.王卫东.基坑工程手册【M】.中国建筑工业出版社，2009：26-27.

[2]建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）【M】.中国建筑工业出版社，2012：23-24.

[3]建筑基坑工程监测技术规范（GB 50497-2009）【M】.中国建筑工业出版社，2009：24.

作者简介：姜何（1988-），女，2011年毕业于南京工业大学交通工程专业。工学学士。

（作者单位：上海瑞桥土木工程咨询有限公司）