宋健SONG Jian

（中铁十七局集团第三工程有限公司，石家庄 050081）

1 概述

城市综合管廊与地铁工程都是发展城市地下空间的结构物，我国部分城市由于管廊工程与地铁工程建设推进工作的不协调，无法实现了管廊工程与城市地铁工程协同设计，同步施工。因此，在施工城市综合管廊时，需要预留地铁工程地下空间，由于管廊工程覆土层厚度一般为2.5-4m，位于地铁工程上方。在软基地段，管廊工程基底加固过程中，存在处理深度受限的问题。

我国城市综合管廊于2015 年开始大面积建设，在施工建造技术方面，主要借鉴隧道、城市轨道工程施工经验，处于探索阶段，没有形成统一的标准。且就目前已完工的管廊工程，由于设计、施工的各方面的原因依然存在类似于结构渗水、结构变形、混凝土开裂、地表路面沉降等共性病害，给后期运维造成了极大的麻烦。开展城市综合管廊建造技术的研究，预防当前管廊工程施工过程中存在质量病害，提高管廊综合施工技术水平及工程质量，降低运营风险，对今后的管廊工程设计、施工具有重要意义。

本文依托南京管廊工程实际重点解决管廊工程软基浅层处理加固技术，尤其针对南京管廊水泥搅拌桩浅层加固方案，通过沉降观测，掌握管廊主体结构后期沉降变形特征。并针对国内管廊工程出现不同程度错台、漏水等实际问题，提出科学合理的工程措施。针对管廊基底加固技术，从加固深度、加固范围、加固结构形式等角度，研究永临结合的地基加固方法。

2 工程概况

综合管廊二期工程南京江北新区综合管廊二期工程位于南京江北新区核心区及其周边地区的18 条路段下，地下综合管廊全长约53km，其中：干线综合管廊31.29km，支线综合管廊22.12km。管廊建设位于江北新区，属长江漫滩地貌单元，主要覆盖第四纪松散沉积物，场地为农田和水塘，各孔口高程一般5.72～8.0m，最大高差起伏约2.28m。浦口区境内分属长江与滁河2 条水系，以老山山脉自然分隔，以南为长江水系，以北为滁河水系。长江在浦口区境内河道长约49 公里，区内注入长江的小流域河流有驷马山河、周营河、石碛河、高旺河、城南河、七里河、朱家山河、石头河、马汊河等。地下水主要为孔隙潜水，深层具微承压性质，对混凝土结构具有微腐蚀性。（表1）

表1 土体分布与特征描述一览表

3 软土地基浅层加固总体方案

由于南京管廊所处位置为后期地铁施工预留地下空间，在充分考虑城市地下空间规划，针对综合管廊坑底加固采用Φ700@500 双轴水泥土搅拌桩施工，水平搭接200mm，桩顶位于管廊底板下400mm 处，桩长5m。因此基底浅层加固处理深度为5m。坑底搅拌桩处理平面图见图1，针对不同工作面水泥土搅拌桩布置形式有所不同。同时为防止由于管廊主题结构自重及回填造成管廊沉降，管廊两侧增加永久深层加固防护结构，管廊回填材料采用水泥土。

图1 坑底搅拌桩处理平面布置图

4 双轴搅拌桩施工技术

4.1 双轴搅拌桩施工工艺 双轴水泥土搅拌桩地基加固采用三喷六搅施工工艺，施工工艺流程图见图2。

图2 双轴水泥土搅拌桩施工工艺流程图

4.2 水泥土配比设计 双轴水泥搅拌桩主要材料为42.5 普通硅酸盐水泥，水泥掺量为18%。固化剂材料：采用PO42.5 普硅水泥。掺入比：水泥与粉煤灰的总量占加固湿土重量分别按：15%，18%，20%掺量。水灰比：选定0.55，n=（3.1-X）/（3.1*（X-1））X 为泥浆比重，X 不小于1.77。

4.3 水泥搅拌桩试桩 采用PH-5B 型深层搅拌桩机施工。试桩后检测：①成桩3 天后，采用轻型动力触探检查桩身均匀性。②成桩7 天后，采用浅部开挖桩头，深度宜超过停浆面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。③成桩28 天后，采用双管单动取样器在桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，取不同深度的不少于3 个试样作无侧限抗压强度试验。④成桩28 天后，进行水泥土搅拌桩复合地基静载荷试验和单桩静载试验。⑤桩基检验合格后，人工挖除搅拌桩顶端杂土及施工质量较差桩段，然后填筑0.3m 厚级配砂石垫层（7∶3）加固。级配砂石垫层压实系数K≥0.95。

4.4 水泥浆自动制备设备 结合南京管廊项目浅层加固技术，所用的双轴水泥搅拌桩施工工艺，水泥浆作为一种主要的建筑材料。在水泥浆的制备过程中，为了调节水泥浆性能，需在其中加入一些特殊物质，这些物质被称为外加剂或者外掺料。而现有技术中进行水泥浆的制备，往往需要人工控制对应的单个设备进行称量供料等工序，难以实现整个制作过程的连贯性，且人工操作随着熟练水平以及经验多少不同，一方面难以保证水泥的成分配比完全一致，同时也极大的浪费了时间，降低了工作效率，自动化程度较低。针对以上问题，施工过程中设计了“一种水泥浆自动制备设备”，其设备结构组成：水泥浆自动制备设备，包括分别与控制柜相连的水泥罐、储水罐、搅拌机和储存罐。如图3、图4，其设备使用方案参照专利CN201720916121.X 技术方案，不再赘述。

图3 水泥浆自动制备设备的俯视图

图4 水泥浆自动制备设备的主视图

4.5 施工过程质量控制要点 水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

水泥搅拌桩施工采用三喷六搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/10，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于95min，喷浆压力不小于0.4MPa。钻机转速控制在58～60r/min，提升与进尺速度控制在0.8～0.9m/min，控制水泥浆流量，按三遍喷浆匀速进行。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30 秒，进行磨桩端，最后提升时将余浆在上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30 秒。施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。

施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12 小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12 小时应采取补桩措施。

5 双侧深层加固

结合南京浦滨路管廊设计资料，在基坑底部设计的5m 范围双轴水泥土搅拌桩格栅加固的基础上，本课题研究人员开发了“双侧深层加固+水坠送砂+注浆固结工艺”此工艺理念是：在距钢板桩搭设位置两侧一定距离的位置各增加一排双轴水泥土搅拌桩。采用同设计的双轴水泥土搅拌桩施工机械，在钢板桩搭设完成后及时在钢板桩两侧一定距离位置打设。两侧打设深度略超过桩底深度，基坑外侧打设的水泥土搅拌桩桩顶标高超过地下水位以上。地下水位以下地质相比以上地质流动性大，因此基坑外侧一排水泥土搅拌桩高度略高于地下水位标高即可。在拔除钢板桩前在水泥土搅拌桩与钢板桩间打入灌砂管，灌砂管管壁留有小孔，利用水的流动性及钢板桩底部的真空吸附作用，将部分砂自动填入桩底的缝隙中，起到平衡缝隙两侧压力的作用。再向砂层中注浆使其固结，更好的抵制两侧土体的侧向挤压，防止地面发生沉降。示意图如图5 所示。

图5 双侧深层加固+水坠送砂+注浆固结工艺示意图

6 结论与建议

本文依托南京管廊软基处理施工实践，解决了城市综合管廊软土地基在地下空间受限的条件下地基加固难题，通过总结形成如下结论和建议：①管廊基底为淤泥质、粉质黏土等地质条件下，处理深度为5m，采用水泥搅拌桩、管廊两侧永久防护结构深层加固、水泥土回填等综合措施，对于预防管廊主体结构不均匀沉降、地表开裂等工程病害具有积极效果。②水泥搅拌桩是软土地基加固的主要工程措施，施工过程中应严格控制配比，规范施工工艺和关键控制参数，水泥浆自动制备设备在一定程度上提高了水泥搅拌桩施工质量。③针对城市综合管廊软土地基处理，尤其是地下空间受限，采用浅层加固处理方案时，建议在管廊两侧设置永久防护，同时应具备对地下水的隔离效果，避免地下水位季节性变化对软基侵蚀，同时，在回填施工方面，建议选用轻质回填材料，以降低加固后的地基承受荷载。