南水北调济南市区段边坡支护技术的应用

张山，马阔，李淑阔

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东济南250013；2.山东省水利工程局有限公司，山东济南250013）

南水北调济南市区段边坡支护技术的应用

张山1，马阔2，李淑阔1

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东济南250013；2.山东省水利工程局有限公司，山东济南250013）

论述了南水北调济南市区段下卧段工程不同深基坑支护方式的设计与施工，探讨了不同支护技术在不同地质条件下的应用，从而为类似环境下的基坑支护提供借鉴。

深基坑；支护技术；南水北调

南水北调东线一期工程济南～引黄济青济南市区段裕兴东沟下卧段工程施工主要内容为桩号13+877～15+831输水暗涵工程，位于小清河左岸，扣除历黄路节点长度90 m，标段总长度1 864 m，暗涵基础开挖深度大部分为6.0 m，下卧段深度为13.5 m。

据已完成段地质素描和地质勘察文件，本标段主要岩性有杂填土、黏土、淤黏质黏土、壤土、黏土夹礓石，局部分布淤泥。

地质报告土工试验建议值如下：

施工期间，除暗涵下卧段外地下水基本为上层滞水，赋存于①杂填土层，初见水位埋深为2.0～4.00 m。

1　支护形式

根据暗涵距小清河北路快车道距离和周边建筑物的结构型式，在施工中采取若干不同的型式对开挖边坡进行支护，在安全的前提下，力求费用最低。

1.1水泥土搅拌桩外插工字钢支护

该种基坑平均挖深5.5 m左右，距离周边需保护建筑物在5 m以内（扣除2 m保护距离），采用单排水泥土搅拌桩连续墙外插工字钢支护，工字钢间距为50 cm。在土方开挖前，定出边坡底脚位置，采用单排水泥土搅拌桩外插型钢的型式支护边坡。桩机钻孔直径：500 mm；孔轴间距：300 mm。水泥土搅拌桩有效顶标高为相对地面标高-2.0 m，底部相对标高为-10.0 m，采用重复套钻，外插H钢截面：220 mm×115 mm×9.5 mm。坡顶部1.2 m为放坡开挖，边坡1∶1，坡高1.2 m。局部薄弱地方加预应力锚杆支护。锚杆上下设2行，水平方向锚杆间距为2.5 m。

1.2水泥土搅拌桩加双排钢管桩及锚杆支护

该种基坑平均挖深7.5 m以上，考虑需保护的建筑物（扣除2 m保护距离），采用水泥土搅拌连续桩加双排直径140 mm钢管桩支护。在土方开挖前，确定出边坡底脚位置，采用单排水泥土搅拌桩加双排钢管桩支护边坡。桩机钻孔直径：500 mm；孔轴间距：300 mm。水泥土搅拌桩有效顶标高为相对地面标高-2.0 m，底部相对标高为-10.0 m，采用重复套钻。钢管桩内侧间距为1.6 m，外侧间距为0.8 m，钢管桩设计桩长10 m。局部薄弱地带加预应力锚杆支护。锚杆行距为2 m，排距为2.5 m。

1.3下卧段支护

考虑到基坑失事对公路、小清河产生的较大影响，以及对南水北调工程带来的不利影响，基坑安全等级为1级。

基坑支护设计理念：紧邻公路，不仅控制边坡稳定性，还要控制边坡的侧向位移，选用侧向刚度较高的支护体系；紧邻小清河，应重视基坑的防渗能力，特别是紧邻小清河一侧的防渗设计；针对基坑的环境条件，在满足基坑安全的条件下，进行方案优化，选用造价较低的支护方案；动态设计，时时监控，信息化管理。

1）下卧段（设计桩号14+262～14+292）北侧支护方案。基坑北侧开挖时，上段采用放坡，下段垂直开挖。基坑防渗：高程-2.5 m处设水泥土搅拌桩防渗，水泥土搅拌桩直径0.5 m，间距0.3 m，桩长10 m。基坑支护方案：高程-2.5以下采用钢筋混过凝土灌注桩桩（4道锚杆）垂直支护，桩长17.1 m，桩距1.6 m。桩顶设0.8 m×0.5 m钢筋混凝土冠梁。

2）下卧水平段（设计桩号14+277）南侧支护方案。地面以下开挖1.0 m。高程-1.0 m处设双排水泥土搅拌桩防渗，水泥土搅拌桩直径0.5m，间距0.3 m，桩长11.5 m。基坑支护方案：高程-1.0 m～-4.0 m以1∶1放坡，高程-4.0 m以下设双排钢管桩（2道锚杆）垂直支护，桩长15.6 m，排距1.5 m，第1排桩距0.8 m，第2排桩距2.4 m。

3）下卧段（设计桩号14+217～14+262，14+ 292～14+337）北侧支护方案。基坑北侧开挖时，上段采用放坡，下段垂直开挖。基坑防渗：高程-2.5 m处设水泥土搅拌桩防渗，水泥土搅拌桩直径0.5 m，间距0.3 m，桩长10 m。基坑支护方案：高程-2.5 m以下采用钢筋混过凝土灌注桩和双排钢管桩架联合垂直支护，桩距1.6 m，设2～4道锚杆；灌注桩、钢管桩相间布置，靠近渐变段，每两根钢管桩布置一根灌注桩；桩顶高程不变，桩底高程随基坑底板抬高，但桩长不小于9.5 m。双排钢管桩架排距0.6 m，两排并排布置。桩顶设0.8 m×0.5 m钢筋混凝土冠梁。

4）下卧水平段（设计桩号14+247、14+307）南侧支护方案。地面开挖1.0 m。水泥土搅拌桩防渗，水泥土搅拌桩直径0.5 m，间距0.3 m，桩长10 m，水泥土搅拌桩桩顶高程-2.5，市政涵洞附近水泥土搅拌桩桩顶高程-1.0 m。边坡采用采用放坡、喷射混凝土面层土钉加固方案，厚80 mm。

5）市政箱涵支护方案。下卧水平段（设计桩号14+277）南北侧支护方案：地面以下开挖1.0 m。高程-1.0 m处设双排水泥土搅拌桩防渗，水泥土搅拌桩直径0.5 m，间距0.3 m，桩长11.5 m。另在相对高程-6.5 m和-13.6 m（坑底）处设明排水，并将汇集水抽入小清河或回灌井中。

东西侧支护方案：地面开挖1 m，高程-1.0 m采用双排钢管桩支护，排距1.5 m，第1排桩距0.8 m，第2排桩距2.4 m。东西侧钢管桩顶部、相对高程-6.5 m、相对高程-9.0 m处设3道水平向拉杆，用直径140 mm的钢管焊结。

6）排水设计。采用井点降水结合明排相结合的降水方案。在截渗墙内侧各设井点降水，共计16眼，降水深度10 m。基坑内部采用设置明排、集水盲沟，汇入集水井外排，其中南坡相对高程-6.5 m设一排水沟，相对高程-13.6 m（坑底）处沿基坑四周设一排水沟，将汇集水抽入小清河或回灌井中。沿公路路沿石南侧布置回灌井，以防止坑内地下水位降低引起公路或小清河岸墙的沉降。回灌井计9眼，井深设计为8.0 m，水平间距15 m，井径600 mm，井管径400 mm。

2　施工工艺

1）双排钢管桩施工工艺。施工工艺：施工流程：定位---水泥土搅拌桩----钢管桩。

2）土钉-锚拉桩复合支护施工工艺。放桩位线→钢筋笼制作→钻机就位→技术人员复测→成孔→下钢筋笼→灌混凝土→养护。

3）锚杆施工工艺。测量定孔位→钻机就位→调整钻机角度→成孔至设计深度→提钻→检查孔深→下锚筋→孔底灌注水泥浆→补浆→设置反力梁→养护→张拉锁定

3　监测内容

本工程基坑规模大，开挖深度大，因此根据《建筑基坑支护技术规程》及设计要求，对工程进行施工监测，采取信息化施工方法，监测内容为：（1）基坑围护结构坡顶水平位移监测；（2）基坑坡顶的沉降监测；（3）周围道路及建筑物的变形监测；（4）地下水位观测。经过几种观测内容的同步及时观测，及时调整各项支护方式的工作内容，保证基坑及箱涵工程施工安全。

通过以上不同支护工艺的联合应用，对困扰济南市区段小清河暗涵下卧段与小清河北路施工交叉带来的技术难题逐一得到解决，且没发生任何安全及质量事故，为国家节省了资金。

（责任编辑迟明春）

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1009-6159（2016）-09-0005-02

2016-05-05

张山（1964—），男，高级工程师