喻旻天

本文结合市政下穿隧道工程实例，利用钢管桩结构的质量稳定性和可回收利用性，为滨海地区软土地层较厚的地质情况下，提供一种兼具安全性和经济性的基坑支护方案。

一、工程情况介绍

本工程位于广东省珠海市西部核心城区，为市政道路工程，道路全长370m，道路等级为支路。本工程包含一座230.7m长双向两车道下穿隧道，隧道闭口段结构总宽10.6m，隧道基坑深度7.2m。

本工程隧道下穿通过人工湖与湖中在建的市民艺术中心地下结构连接。道路南侧为已完成地下结构、地上结构在建的大型商业办公综合体，地下结构距离本工程支护15.67m；北侧为已开挖基坑正在施工地下结构的高级酒店及已建成使用的政府办公楼，基坑采用SMW工法桩工艺，距离本工程支护18.6m。本工程开工前，因北侧酒店基坑施工已造成本工程场地现状临时路开裂下沉，局部下沉超过1m。

二、工程地质条件

本工程场地地质条件较差，由上至下地层依次为素/冲填土、淤泥、淤泥质土、粉质粘土、砾质粘性土、全风化花岗岩。其中淤泥层平均厚度17.3m，饱和，流塑，含水量62.2%，直剪快剪法测得黏聚力4.5kPa，内摩擦角2.6°；淤泥质土层平均厚度15.5m，含水量46.1%，饱和，流塑，直剪快剪法测得黏聚力7.1kPa，内摩擦角5.2°。

三、钢管桩支护设计方案

钢管桩作为支护结构在珠海地区过往只有在海上施工桥梁承台等大型构筑物时作为止水钢围堰时使用。因钢管桩支护主要经济性优势在于其钢管可回收利用，因此打拔钢管桩的难易度和拔出后钢管桩的磨损变形情况均对使用成本造成影响。海上施工时，作为临时支护结构使用时间短，经简单防腐处理后，海水腐蚀对钢管影响小，钢管在海水及海底土层内打拔容易，适合作为水上施工围堰使用。

鉴于本工程地质以淤泥及淤泥质土层为主，同样具备轻易打拔钢管桩条件，且耐腐蚀性和止水要求均较海上要求低。本工程采用材质为Q345B的Φ830×12mm钢管，桩间距1.08m，最深处桩长42m，桩端穿透淤泥质土层进入粉质黏土层3m至5m。钢管桩按20m/22m长度在工厂内加工，经验收合格后运输至施工现场焊接。为避免因焊接质量问题，连接位置成为钢管桩薄弱点带来的安全隐患，钢管桩施工时相邻钢管桩间接缝位置须上下错开2m。为增加钢管刚度避免局部因受力不均匀发生变形，考虑到钢管内设置纵肋将增加加工难度和不利于钢管打拔，本工程在钢管桩打入后基坑开挖之前，将桩顶12m范围钢管内淤泥土抽出，换填并密实中粗砂以减小钢管变形风险。

钢管间通过锁扣相连。锁扣钢管桩围堰常用的锁扣形式有 T-C 型、T-L 型及 C-C 型，优缺点对比如下表所示。

类型 优点 缺点T-C型 构造简单，止水性能中等 材料用量较大T-L型 止水性能最佳 两侧L型角钢需增设连接件，构造复杂C-C型 构造简单 材料用量大，止水差

鉴于本工程位于陆地上，淤泥土透水性差、钢管间止水要求低，桩间锁扣采用T-C型，由φ180×10mm无缝钢管+I16工字钢组成。

桩间锁扣仅在桩顶以下20m范围设置。桩间锁扣与钢管桩在现场加工，需具备一定强度及刚度的型钢组成专用胎架。钢管桩锁扣焊接先采用连续电焊后，再实施满焊，焊缝厚度不小于10mm，每隔 1.5m 焊接10mm厚的加强钢板，用以连接钢管桩和锁扣钢管，钢管桩锁扣焊接加工完成后，对两侧锁扣用两根2m至3m的短桩作通过试验，以2至3人拉动通过为宜。锁扣通不过或桩身有弯曲、扭曲等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过1000℃），焊补、铆补等方法加以整修。

本工程支护内支撑采用常规腰梁+横撑体系。横撑设置2道，横撑采用无缝钢管，尺寸为D600x12mm，腰梁采用H580×600×28/35型钢。

四、钢管桩与目前市政隧道主要基坑支护方式对比

目前，珠海地区市政下穿隧道主要基坑支护方式为钻孔灌注桩+桩间高压旋喷止水桩和SMW工法桩。

钻孔灌注桩+桩间高压旋喷止水桩支护主要通过钢筋混凝土灌注桩作为主要受力结构，桩间高压旋喷桩进行止水。其主要优势在于基坑整体稳定性佳，对周边构筑物保护效果好，可通过多种方式检测成桩质量以确保施工安全。但缺点为施工工期较长，经济性差，且支护结构属永久结构，将导致下穿隧道两侧地面辅道出现差异沉降。

SMW工法桩支护主要通过在水泥搅拌桩帷幕中插入H型钢作为支护主要受力材料。其主要优势在于施工快，经济性好。但由于该支护方式施工质量与施工水平关系较大，且无可靠手段对该支护形式的施工质量进行检测，软土地层较厚的区域采用该支护方式的基坑多次出现变形、垮塌等安全事故。

钢管桩支护与以上两种支护形式相比均有明显优势：

钢管桩支护的造价显著低于钻孔灌注桩+桩间高压旋喷止水桩支护，且施工后钢管桩拔出，避免钻孔灌注桩形成永久结构导致隧道两侧道路纵向开裂；钢管桩在工厂制作后现场拼接，桩长检测和成桩质量控制均好于SMW工法桩，钢管桩支护与钻孔灌注桩及SMW工法桩的造价比较见下表：

支护类型 估算造价（10m，双侧，未包含内支撑）42mφ830×12mm钢管桩@108cm+20mT-C型锁扣 72.3万元42mD100cm钻孔灌注桩@120cm+25mD60mcm高压旋喷止水桩 129.0万元42mHN700×300×13×24mmH型钢+25mD85cm三轴水泥搅拌桩 64.8万元

五、结语

通过结合工程实例，将以往在海上作为围堰使用的钢管桩支护运用于软土地层较厚区域市政下穿隧道基坑，为市政隧道基坑建设提供了更具安全性和经济性的新选择。