【摘要】主要介紹在復(fù)雜地質(zhì)及周邊環(huán)境條件下的下穿隧道深基坑支護方案的優(yōu)化，并對特殊部位進行施工優(yōu)化。
　　【關(guān)鍵詞】優(yōu)化，新三管法，壁掛式復(fù)合，土釘墻
　　1概述
　　1.1概況
　　珠海市南灣立交工程下穿隧道工程位于珠海市香洲區(qū)南屏鎮(zhèn)省道S366線與南灣大道相接的立交口,承擔著市區(qū)內(nèi)東西快速交通及轉(zhuǎn)換功能，是省道S366線(高速公路)改建工程中先期第一個實施的重要工程。本工程中下穿隧道是控制整個工程進度的關(guān)鍵工程，主要難點如下：
　　①隧道基坑開挖深度變幅大，由2.5m變化到8.7m，局部泵房開挖深度達11.7m；基坑支護線長達1.13公里，地質(zhì)條件多變；基坑兩側(cè)15m距離內(nèi)的臨時道路承擔著整個珠海大道與南灣大道的交通，20m以外有16層的高層建筑和10層以下的建筑群，為達到安全經(jīng)濟目標的基坑止水支護方案優(yōu)化難度大。
　　②管線復(fù)雜：本工程所處地理位置地下管線密布，種類繁多。有電力（其中含有高壓供電）、電信光纖、污水管、煤氣管道等；特別是2條軍用光纜和2條2萬伏電壓電纜橫穿隧道，不能移動或中斷，給隧道基坑止水支護及開挖帶來極大的困難。
　　1.2巖土條件
　　地質(zhì)條件差且復(fù)雜多變，水位高（混合地下水靜止水位埋深為2m左右）：第四系海陸交互相淤積層分布廣，淤泥為飽和流塑狀，局部厚度超過7m，強度低，自穩(wěn)性差；局部下伏粘土層硬度大，人工雜填土中含塊石、建筑垃圾多，局部地段存在人工填石層，填石層空隙大，滲漏嚴重；表層軟弱殘積土中夾雜大塊堅硬的未風化花崗巖，以上不良地質(zhì)給基坑止水帷幕、邊坡支護帶來諸多難題。
　　2設(shè)計方案的優(yōu)化及實施效果
　　原圖紙設(shè)計方案主要使用樁錨式支護技術(shù)：深度小于5m時，采用水泥攪拌樁格構(gòu)式擋墻擋土，豎向水泥攪拌樁起隔水作用；基坑深度大于5m時，采用頂部1.5m高度局部放坡+鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索+水泥攪拌樁止水帷幕的支護結(jié)構(gòu)。
　　該方案存在以下不足：①實施安全風險大。原方案必須使用大型樁機在管線周邊施工活動、沖擊鉆進，對管線的安全隱患大；且水泥攪拌樁樁機施工遇到塊石或孤石則不能鉆進或發(fā)生偏鉆，存在止水帷幕中斷或不能連續(xù)的隱患，容量引起邊坡涌水、流土、坍塌及地面塌陷、危及周邊建筑物安全等問題。②局部位置方案無法實施。在管線部位鉆孔水下混凝土灌注支護樁和止水帷幕水泥攪拌樁均不能施工。③方案實施造價高。經(jīng)測算，原方案的預(yù)算造價高達2623萬，預(yù)算結(jié)果表明僅土方開挖和支護工程的虧損將超過1000萬以上。
　　鑒于上述原因，我司提出了復(fù)合土釘墻支護結(jié)構(gòu)方案：采用頂部2.5m高度局部放坡+豎向加筋水泥攪拌樁（或高壓旋噴樁）+斜向預(yù)應(yīng)力錨索或普通錨桿支護結(jié)構(gòu)，豎向水泥攪拌樁或高壓旋噴樁起隔水作用。由于本工程存在巖土力學參數(shù)較好的下臥層，該支護較易通過基坑安全驗算。
　　該方案優(yōu)點如下：①止水帷幕采用高壓旋噴樁代替水泥攪拌樁，解決了多石地段和管線部位不能施工水泥攪拌樁和鉆孔灌注樁的難題，避免了使用水泥攪拌樁和鉆孔灌注樁大型機械的安全隱患；②預(yù)應(yīng)力錨索均伸入穩(wěn)定的粘性土或花崗巖層中，解決了原設(shè)計安全性差的問題；③因復(fù)合土釘墻各組合構(gòu)件設(shè)計可根據(jù)地質(zhì)條件和開挖深度靈活增減，積極利用水泥拌合土對土體的加固和支擋功能，就地使用原狀土和便宜的水泥作為材料，減少昂貴的鋼材用量，加之其施工機械普遍便宜，工價便宜，工程預(yù)算價約780萬，比原方案降低了1643萬，達到了大幅度降低工程成本的目的。
　　3特殊部位的施工優(yōu)化及實施效果
　　3.1跨管線部位基坑
　　線左ZK9+964.58~ZK10+028.58開挖深度6~8.7m,該段在兩個位置上分別有2條駐澳部隊的軍用光纜和2條2萬伏的高壓電力線橫穿隧道基坑，與止水帷幕方向垂直。由于客觀條件和工期限制，要求在管線遷改之前閉合整個基坑的止水帷幕。因此止水帷幕過管線是本工程又一施工難點。
　　根據(jù)現(xiàn)場電纜溝尺寸，管線兩側(cè)高噴鉆孔中心最大間距為100cm，高噴樁設(shè)計咬合25cm以上,樁直徑要求達到150cm才能滿足要求。但是在標準貫入擊數(shù)20＜N＜27.5的硬塑狀粘性土中，一般的高壓旋噴技術(shù)成樁直徑很難達到φ150cm，管線部位基坑開挖深度8m，止水帷幕設(shè)計深度要求進入基底以下亞粘土2.5m，在硬質(zhì)亞粘土中成樁長度達4.2m，為了獲得大樁徑的高壓旋噴樁我司決定采用新三管法高噴技術(shù)施工。
　　新三管法是先用高壓水和氣沖擊切割地層土體，然后再用較高壓力的水泥漿對土體進行二次切割和噴入。水、氣噴嘴和漿、氣噴嘴鉛直間距約0.5～0.6m。由于水的粘滯性小，易于進入較小空隙中產(chǎn)生水楔劈裂效應(yīng)，對于沖切置換細顆粒有較好的作用。高壓漿液射流對地層二次噴射不僅增大了噴射半徑，使?jié){液均勻注入被破壞的地層，而且由于漿、氣噴嘴和水、氣噴嘴間距較大，水對漿液的稀釋作用減小，使實際灌入的漿量增多，提高了凝結(jié)體的結(jié)石率和強度，該法高噴質(zhì)量優(yōu)于三管法，成樁直徑也較大。
　　3.2泵房段基坑
　　基坑開挖深度11.7m，在該段止水帷幕水泥攪拌樁試樁過程中發(fā)現(xiàn)，攪拌樁施工至地面以下8.5～9.5米處時，鉆頭遇到堅硬的土層無法下鉆達到設(shè)計深度，墻趾距離基坑底面垂直高差3米左右。若基坑按原設(shè)計方案垂直下挖至基底標高，水泥攪拌樁呈“懸空”狀態(tài)，整個復(fù)合土釘墻支護結(jié)構(gòu)呈壁掛狀，原設(shè)計復(fù)合土釘墻各種組合結(jié)構(gòu)相互支持共同作用的機理發(fā)生破壞，發(fā)生基腳失穩(wěn)或滲流破壞的可能性大，危及基坑安全。
　　考慮到硬質(zhì)土層的堅硬程度，不宜采用高壓旋噴樁替代水泥攪拌樁，也不宜采用鋼板樁支護，卻可以充分利用硬塑性粘土具有較高抗剪強度的特性，放坡開挖水泥攪拌樁樁底以下基坑土方，提出了壁掛式復(fù)合土釘墻施工方案。
　　①坡腳懸空部分放坡開挖。水泥攪拌樁平面位置外移5.5m，基坑底部3.5～4m高度內(nèi)的土方放坡開挖，坡度1:1，坡頂設(shè)1.5m寬度平臺，頂面高出水泥攪拌樁底約1m。
　　②設(shè)置抗滑加固樁。坡腳抗滑加固樁采用兩排微型鋼管樁，鋼管樁采用φ114mm、壁厚3.5mm，單根長度12m，與原設(shè)計攪拌樁長度相等，伸入基底以下土層2.8m，漿體強度不低于20MPa。外排鋼管樁設(shè)在外排水泥攪拌中心，內(nèi)排設(shè)在內(nèi)排水泥攪拌樁中心，樁排距0.9m，樁間距0.6m。鋼管樁采用先鉆孔安裝鋼管，后壓密注漿的施工工藝。
　　③排水降水及滲流穩(wěn)定性驗算,防止流砂現(xiàn)象。在基坑邊坡頂部及坡腳平臺頂設(shè)截水溝，在泵房基底四周設(shè)排水溝，并在泵房遠離基坑邊坡的一側(cè)的墻體外側(cè)設(shè)置口徑1.2m的降水井3個，距離垂直邊坡面水平距離18m，深度3m，井內(nèi)放鋼筋籠，籠外填碎石。泵房基底設(shè)20cm砂濾層，砂層及基底排水溝與降水井連通。根據(jù)滲流破壞研究成果，設(shè)計滲流逸出處的水力梯度ί＜[ί]，土粒不會處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定，不會發(fā)生流砂現(xiàn)象。
　　④坡面防護及基底硬化。坡面掛網(wǎng)噴射C20混凝土，厚度10cm，鋼筋網(wǎng)為ø6@200×200。基底砂墊層上設(shè)C20混凝土墊層，厚度10cm。
　　⑤壁掛式復(fù)合土釘墻錨索及土釘優(yōu)化設(shè)計
　　根據(jù)修改后的基坑工況，部分考慮抗滑加固樁的作用，使用土釘墻設(shè)計程序，采用圓弧滑動面條分法對各工況下基坑穩(wěn)定性進行驗算，對錨索及土釘進行調(diào)整。調(diào)整后基坑支護結(jié)構(gòu)為：頂部2.5m高度放坡開挖+4排水泥攪拌樁+2排鋼管樁+1排錨索+4排鋼花管土釘+底部4m高度放坡開挖+坡面網(wǎng)噴。預(yù)應(yīng)力錨索較原設(shè)計減少１排，采用4øs15.2、標準強度fpk=1860Mpa的高強度低松馳鋼絞線土錨，向下傾角25°，水平間距由原設(shè)計2.4m加密成1.2m，單根長度25m，自由長度5m，設(shè)計抗拔力加大到400KN，鎖定力320KN。土釘采用ø48鋼花管，向下傾角25°，最上一層與錨索參花布置，水平間距2.4m，長度12m，以下3層水平間距1.2m，長度12～8m
　　4結(jié)語
　　“壁掛式”復(fù)合土釘墻支護施工技術(shù)解決施工難題，為一種新型的基坑支護方式，值得進一步深入研究。