市區(qū)復(fù)雜工況基坑施工綜合技術(shù)

季 凡 丁

(上海新泰建筑工程有限公司,上?！?00000)

0　引言

21世紀(jì)是地下空間的世紀(jì)，地下空間工程發(fā)展迅猛，城市內(nèi)將會(huì)有越來越多的深基坑工程，隨著我國建設(shè)工程的大范圍展開，城市地下空間工程中的復(fù)雜周邊環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等對施工企業(yè)及技術(shù)人員提出了更高要求。因此充分引進(jìn)和利用先進(jìn)的施工技術(shù)，來解決市中心深基坑施工的各種難題，將是今后深基坑施工的發(fā)展方向。

本文所述背景工程潘廣路—逸仙路電力隧道工程二標(biāo)10號(hào)工作井人員出入口通道基坑深度大，且高壓電纜箱涵橫向隔斷基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在施工過程中電纜正常通電使用?；诖吮疚脑敿?xì)闡述了極復(fù)雜工況條件下深基坑圍護(hù)及高壓電纜箱涵加固、保護(hù)等施工技術(shù)。

1　工程概述

潘廣路—逸仙路電力隧道工程二標(biāo)10號(hào)井位于江楊南路、長江西路交叉口西南側(cè)綠化帶中，場地西側(cè)毗鄰蕰藻浜變電站。10號(hào)井人員出入口結(jié)構(gòu)尺寸為24.35(18.9)m×5.6 m×9.6 m(深)，基坑圍護(hù)采用深22 m φ600@800 mm鉆孔灌注樁+深18 m φ700 mm高壓旋噴樁填充。

人員出入口基坑內(nèi)橫跨一條220 kV高壓電纜箱涵，寬2.7 m，高1.3 m，埋深3.0 m，且無法搬遷。由于高壓電纜箱涵位置特殊(見圖1)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須在箱涵兩側(cè)斷開，因此為保證箱涵穩(wěn)定，使基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)，同時(shí)具備良好的止水效果，是本工程需要解決的幾大難題。

2　施工難點(diǎn)分析

本工程基坑環(huán)境復(fù)雜，如何在確?；訃o(hù)的同時(shí)減小對周邊環(huán)境尤其是箱涵的影響為施工重點(diǎn)、難點(diǎn)，因此需采取針對性措施解決如下難題：

1)基坑內(nèi)高壓電纜箱涵將兩端基坑圍護(hù)隔斷，缺口2.7 m，在確保箱涵安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行的情況下，需采取合理的基坑圍護(hù)措施將圍護(hù)缺口進(jìn)行閉合，且臨近運(yùn)行中高壓電纜箱涵施工必須將擾動(dòng)降到最低，同時(shí)滿足上述兩種情況下的基坑圍護(hù)措施是需要解決的首要技術(shù)難題。

2)在基坑開挖和結(jié)構(gòu)施工過程中，箱涵整體暴露，且箱涵結(jié)構(gòu)制作年代久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)抗剪弱，施工整個(gè)過程中高壓電纜正常通電。若施工過程中對箱涵結(jié)構(gòu)擾動(dòng)增大，極易造成箱涵結(jié)構(gòu)斷裂，危及內(nèi)部高壓電纜，因此采取切實(shí)可行的箱涵保護(hù)方案尤為重要。

3)電纜箱涵下基坑圍護(hù)可能會(huì)產(chǎn)生移位、傾斜等現(xiàn)象[1，2]，造成箱涵下圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在缺口，導(dǎo)致后期缺口處的滲漏水現(xiàn)象，因此在基坑開挖后應(yīng)對圍護(hù)缺口處采取封堵措施，避免造成工程質(zhì)量及人身安全事故。

3　復(fù)雜工況下基坑施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1　箱涵兩側(cè)圍護(hù)施工

在滿足大口徑樁徑進(jìn)行圍護(hù)缺口封閉的同時(shí)，將對箱涵的擾動(dòng)減至最小，經(jīng)過多種技術(shù)方案的甄選，決定采用MJS工法樁進(jìn)行圍護(hù)缺口加固，該工法具有樁徑大、土體置換率高、周邊擾動(dòng)小等特點(diǎn)，并在原樁位進(jìn)行施工參數(shù)的試驗(yàn)，滿足要求后進(jìn)行施工。

3.1.1原位成樁檢測

本工程所采用MJS工法樁為直徑3.6 m大直徑樁，為確保成樁質(zhì)量，通過原位試驗(yàn)進(jìn)行樁徑及主要參數(shù)確認(rèn)。成樁檢測采用鉆孔取芯的方法，分別在鉆孔中心向外1.65 m位置取芯，共計(jì)取三點(diǎn)，如圖2,圖3所示。

通過對所取芯樣檢測分析，芯樣中的水泥含量滿足設(shè)計(jì)要求，故MJS工法樁直徑、成樁質(zhì)量符合要求。

3.1.2MJS工法樁布置

本次加固區(qū)域?yàn)榛觾蓚?cè)箱涵底部以及基坑缺口處，MJS工法樁樁徑為3 600 mm，樁長度為22 m。鉆孔位置位于箱涵兩側(cè)，與箱涵垂直凈距30 cm。缺口處與原基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)搭接處樁體截面角度為180°，共計(jì)4根，基坑外側(cè)樁體截面角度為360°，共計(jì)8根。MJS工法樁工程量如表1所示。

水泥土摻量為60%，采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0，加固后無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0 MPa，滲透系數(shù)應(yīng)小于10-7cm/sec。

表1　MJS工法工程量

3.1.3漿液配比

通過試驗(yàn)配比，本工程采用漿液按照1∶1的配合比配置，漿液(無外加劑)要經(jīng)過攪拌和兩次過濾后方可進(jìn)入高壓泵。在制漿過程中應(yīng)隨時(shí)測量漿液比重，漿液比重應(yīng)控制在1.5以上，攪拌時(shí)間不小于30 s，一次攪拌使用時(shí)間亦控制在4 h以內(nèi),注漿漿液配比見表2。

表2　注漿漿液配比

3.1.4施工中難點(diǎn)控制

1)電纜箱涵及周邊環(huán)境保護(hù)。

由于高壓電纜箱涵在施工過程中正常通電使用，為確保人員出入口基坑施工過程中電纜管線安全，在基坑圍護(hù)施工前需對其進(jìn)行針對性保護(hù)。主要采取以下幾點(diǎn)保護(hù)措施：

a.在MJS施工前需對電纜箱涵位置進(jìn)行暴露，將電纜箱涵上部土體清除，減少箱涵頂部荷載；

b.MJS工法樁施工過程中必須嚴(yán)格控制地內(nèi)壓力；

c.施工中，加強(qiáng)周邊重點(diǎn)構(gòu)(建)筑物的沉降監(jiān)測；

d.利用監(jiān)測數(shù)據(jù)為MJS工法提供指導(dǎo)，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)不斷修正MJS工法地內(nèi)壓力等施工數(shù)據(jù)和施工節(jié)奏，減小對周邊環(huán)境的影響。

2)排泥量處理。

MJS工法樁具有噴射壓力高，流量大且排泥量大等特點(diǎn)，施工過程需排放大量泥漿，而本工程文明施工要求高。針對上述情況采取如下措施：

a.現(xiàn)場配備每小時(shí)能處理10 m3泥漿以上的泥水分離設(shè)備(見圖4)，同時(shí)預(yù)留了100 m3大小的泥漿池。

b.嚴(yán)格監(jiān)控泥漿排放量，及時(shí)外運(yùn)分離的泥土。

c.加強(qiáng)泥漿處理設(shè)備或泥漿池周邊的防護(hù)工作，安排專人進(jìn)行施工區(qū)域保潔，避免發(fā)生揚(yáng)塵污染。

3.2　箱涵保護(hù)施工

高壓電纜箱涵寬2.7 m，高1.3 m，橫跨出入口基坑部分凈長5.6 m，根據(jù)電纜箱涵運(yùn)行管理單位提供的資料：高壓電纜箱涵為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部22根高壓電纜，自重約5 t/m3。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和運(yùn)行管理單位溝通后，決定采用懸吊保護(hù)方案較為合理。

經(jīng)詳細(xì)計(jì)算及計(jì)算機(jī)模擬，采用“懸吊保護(hù)”措施，以保證基坑施工過程中箱涵穩(wěn)定。采取6道均勻分布的懸吊梁將箱涵整體吊起，并與基坑頂圈梁及第一道混凝土支撐連接成整體(頂圈梁及混凝土支撐需達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度)。

3.2.1懸吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)單組懸吊梁由上橫梁、下橫梁及連系梁組成，懸吊梁共6道，均布于600×600混凝土支撐上。下橫梁承托電力箱涵，長3.5 m，采用20號(hào)雙拼工字鋼；上橫梁橫跨于箱涵上方兩側(cè)混凝土支撐上，長6.0 m，采用32號(hào)雙拼槽鋼；連系梁連接上下橫梁，長2.6 m，采用20號(hào)槽鋼，見圖5。

3.2.2懸吊系統(tǒng)安裝施工

安裝施工前須將箱涵整體暴露，清除箱涵頂部及兩側(cè)土體。箱涵兩側(cè)應(yīng)對稱卸土，避免箱涵受到不均勻側(cè)向力影響。為避免對箱涵擾動(dòng)過大，安裝過程中應(yīng)盡量減小開挖面和挖土量，下橫梁安裝由中間向兩端依次進(jìn)行。

3.3　圍護(hù)缺口封堵

箱涵下基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)缺口處寬2.7 m，為MJS工法樁加固范圍。為確保基坑安全箱涵穩(wěn)定，在基坑開挖過程中應(yīng)及時(shí)對缺口部分進(jìn)行封堵。圍護(hù)結(jié)構(gòu)缺口常規(guī)封堵方案有以下2種：

1)鋼筋混凝土擋墻；

2)鋼構(gòu)件擋板。

鋼筋混凝土擋墻封堵具有與兩側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體連接性強(qiáng)，但工序繁瑣，需等待養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度，工期較長；鋼構(gòu)件擋板封堵在能夠保證缺口封閉的情況下，具有操作簡便，施工效率高。根據(jù)現(xiàn)場基坑開挖情況選擇第二種方案，即鋼板撐外加槽鋼加肋。

本工程基坑開挖后，經(jīng)檢查圍護(hù)結(jié)構(gòu)缺口處MJS樁體水泥含量較高，無滲漏水情況。缺口部分采用4 mm厚鋼板封堵，鋼板面采用16號(hào)槽鋼橫向加肋，槽鋼間距1.5 m，與缺口兩端鉆孔灌注樁內(nèi)部鋼筋焊接成整體，鉆孔灌注樁內(nèi)部鋼筋需先鑿出，見圖6。

3.4　沉降監(jiān)測及警戒值設(shè)定

MJS工法樁、箱涵懸吊、基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工全過程，安排專業(yè)監(jiān)測人員對電纜箱涵、周邊管線等變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。并設(shè)定警戒值，管線及箱涵報(bào)警值為：速率±3 mm/單次，累計(jì)±10 mm；周邊地表報(bào)警值：速率±5 mm/單次，累計(jì)+10 mm,-30 mm。

在施工前測得箱涵沉降初始值，整個(gè)施工期間，每天監(jiān)測箱涵沉降情況。一旦沉降量超出警戒范圍，應(yīng)立即停止施工，并采取土方回填等應(yīng)急措施[3]。

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，10號(hào)井人員出入口通道施工過程中，電纜箱涵日最大沉降量0.25 mm，累計(jì)最大變化量1.38 mm；電力管線日最大沉降量-0.15 mm，累計(jì)最大變化量-1.19 mm；信息管線日最大沉降量0.23 mm，累計(jì)最大變化量-2.18 mm。各項(xiàng)數(shù)值均低于警戒值，因此復(fù)雜工況基坑施工過程中對電纜箱涵及周邊管線的影響均在控制范圍以內(nèi)。

4　結(jié)語

市區(qū)復(fù)雜工況條件下，深基坑施工難度大，但是采取針對性的技術(shù)措施，能夠有效地減少對周邊環(huán)境影響[4,5]。根據(jù)本工程基坑開挖后缺口處的加固情況以及施工過程中高壓電纜箱涵沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，在既有構(gòu)筑物下面采用MJS工法作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)行地基加固是切實(shí)可行的，其加固效果在實(shí)際工程中得到驗(yàn)證。

針對本工程高壓電纜箱涵自重大、抗剪性弱等特點(diǎn)設(shè)計(jì)了懸吊系統(tǒng)及懸吊保護(hù)施工技術(shù)，根據(jù)施工過程中高壓電纜箱涵監(jiān)測數(shù)據(jù)，懸吊系統(tǒng)的應(yīng)用對高壓電纜箱涵的保護(hù)是非常成功的，保證了電力管線的正常使用，節(jié)省了高額的電力管線遷改費(fèi)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)意義，對以后類似工程有著積極的借鑒意義。