城市地下综合管廊开挖方式详解

1、城市地下综合管廊开挖方式详解明挖基坑工程是综合管廊工程实施的第一个环节，基坑围护设计关系到管廊结 构施工期间的安全、进度，同时对工程整体造价也有较大影响。本文根据 综合管廊基坑工程的特点，介绍综合管廊常用的几种基坑围护结构型式。 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 1.53m ，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 58m 。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

2、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。放坡开挖横断面综合管廊工程动则数公里，地形起伏不定，高差较大。放

3、 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。土钉墙围护横断面 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

4、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。 拉森钢板桩围护横断面 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 H500300H700 300、 H850 300

5、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 1213m 。 型钢水泥土搅拌桩围护横断面 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。钻孔灌注桩围护横断面SM W 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

6、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

7、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

8、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、100 以上卵石及单轴抗压强度 60MPa 以下的岩层应用。 d. 可成墙厚度 550 1300mm ，常用厚度 600mm ；成墙最大深度目前为 65m ，视地质条件 尚可施工至更深。 e.所需工期较其他工法为短，在一般地质条件下，每一台 班可成墙 70 80m2 。f. 废土外运量远比其他工法少。 是将满足设计深度 的附有切割链条以及刀头的切割箱插入地下，在进行纵向切割横向推进 成槽的同时，向地基内部注入水泥浆已达到与原状地基的充分混合搅拌 在地下形成等厚度连续墙的一种施工工艺

9、。TRD 工法超深等厚水泥土连续搅拌墙工法 随着地下空间开发规模向大、深、紧、复杂多变发展，给深基坑工程支护新技术 的应用提供了广阔的舞台。型钢水泥土搅拌桩（墙 ）支护结构要满足 “深、快、强 ”的需要， 截断或部分截断承压水层与深基坑的水力联系 ，控制由于基坑降水而引起的地面过度沉降，确保深基坑和周边环境的安全，解决深基坑一定承压水层深 度范围和紧密砂层施工水泥土搅拌桩的难题。 TRD 工法技术就成为可供选择的基 坑支护施工新技术。TRD工法以其施工周期短、工程造价合理、对环境污染小、适应地层广、防渗性能好，特 别是型钢可以重复利用，被誉为 可持续发展、循环经济的绿色工法 ，用作基坑支 护结

10、构、 H 型钢芯材回收时，比常用的钻孔灌注桩形式可降低造价约 18% ，比钢 筋混凝土地下连续墙形式可降低造价约 30%-40% 。TRD 工法的特点1 施工深度大最大设计深度 70m2 适应地层广对硬质地层（硬土、砂卵砾石、软岩石等）具有良好的挖掘性能。3 成墙质量好在墙体深度方向上，水泥土搅拌均匀，强度提高，离散性小，截水性能好4 稳定性高主机机高仅 10 米，重心低，稳定性好5 施工精度高实时随钻测量，实现了施工全过程对 TRD 工法墙体的垂直精度控制，这是 目前其他 传统工法无法做到的。6 墙体等厚连续造壁，无缝连接，可以任意设定芯材间距。浅层或临时支护1 、短柱横隔板支撑2 、临时挡

11、土墙支撑 3 、斜柱支撑 4 、锚拉支撑等支护方式深度不大的三级 基坑，当放坡开挖有困难时，可采用以上支撑方式 5 、放坡开挖不设围护 仅在基坑四周放坡的坑内土体开挖方法，适用于场地开阔，周围无重要建 筑物的工程。 6 、斜柱支撑先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板 并用斜撑支顶，斜撑底端在木制撑桩上，挡土板内侧填土夯实。适于开挖 较大型、深度不大的或使用机械挖土的基坑。7 、锚拉支撑先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板，柱桩上端用拉杆拉紧，挡土板内侧填土 夯实，适用于深度不大、不能安设横（斜）撑的大型基坑。暗挖新奥法设计依据： 岩承理论 (1950 s) 稳定的围岩自身具有承载自

12、稳能力；不稳定的围岩丧失稳定是一个时间过 程；若在期间提供必要的支承与限制，则围岩仍可以重新回到稳定状态。 注重过程与控制，强调充分利用岩体的自承载能力。 技术要素： 喷锚 (网) 支护【柔性支护与永久衬砌构成复合式衬砌】与监控量测设计理论 施工 方法 支承结构状态更符合实际情况。钻爆法设计依据： 松弛荷载理论 (1920 s)稳定的围岩具有自稳能力； 不稳定的围岩则会坍塌， 需支护结构来支承； 支 承荷载 一定范围内因松弛且可能塌落的岩体重量注重结果与处理方法技术要素： 刚性支护 ( 钢木构件支撑 ) ，一般需撤换为整体式厚衬砌 (永久支 护)。按最不利围岩组合荷载设计临时支护与永久衬砌不太

13、符合实际工作状 态。全断面掘进机法装备： 全断面掘进机 (TBM) 原理： 电动机驱动主轴旋转 对刀盘施压贴紧 岩壁利用刀盘上的盘形滚刀破碎岩石 巷道全断面一次成型 优点： 月进 尺为钻爆法的 1.5 2.0 倍，超挖量小于 5 ，衬砌费用大幅节约，施工安 全性与岩层适应性好 适用对象： 硬岩长大隧道 ( 尤其适用于岩石破碎、高山缺氧、严寒等恶劣气候条件地区的隧道开挖)盾构法 装备： 盾构机 【主体为可移动的高强度钢套壳 （ 盾壳 ）】盾构机是在软土、 软岩和破碎含水地层中修建隧道的专用设备。盾壳在构筑永久衬砌之前支 承地层，不需临时支护。盾构机是根据隧道与地基情况量身设计、制造或 改造的。

14、施工断面： 多为圆形，也有矩形、马蹄形、半圆形和异型。 适用 对象： 城市地铁、水下隧道、水工隧道等。沉管法施工方法： 预制钢筋砼管段 浮运至预挖水底基槽的隧址 管段定位后注 水压载下沉至设计位置 与相邻管段水下连接 基础处理 回填覆土 隧 道内部铺装。 适用对象： 水底隧道。对地基要求低，特别适应于软基、河 床或海床等水深较浅、易于疏浚设备开挖基槽的工程地点。 常用断面形式： 圆形和矩形 盖挖法 工法： 先用连续墙、钻孔桩等作为围护结构和中间桩，然后施工钢筋混凝 土盖板，在盖板、围护墙、中间桩的保护下进行土方开挖与结构施工。逆做法： 土方开挖与结构施工顺序均由上而下进行。 顺做法： 土方开挖全 部结束后由下而上做结构施工。浅埋暗挖法 修建浅埋地段隧道时， 有时受制于周边环境必须采用暗挖法施工 称为浅埋 暗挖法。基于 NATM 理论，开挖中采用各种辅助施工措施加固围岩。开挖 后即时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成