城區(qū)繁華地段電纜隧道 SJ 4-1 豎井施工技術(shù)

吳發(fā)展

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201）

0 引言

豎井做為城市隧道出土和進(jìn)料的通道，施工中應(yīng)保證周邊環(huán)境的安全。田亮等［1］研究隧道豎井施工對(duì)鄰近管線的沉降影響，鋼支撐對(duì)周邊環(huán)境起著有效的控制作用。王建強(qiáng)等［2］研究了公路隧道通風(fēng)豎井施工綜合技術(shù)。張飛等［3］針對(duì)深基坑施工綜合分析監(jiān)測(cè)的變形、力學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出施工監(jiān)測(cè)的安全方法論。本文依托北環(huán)電網(wǎng)電纜隧道 SJ4-1 綜合井介紹城區(qū)繁華地段豎井施工技術(shù)。

1 工程概況

電纜隧道綜合井前期作為施工通道、隧道區(qū)間出渣通道，后期作為隧道檢修進(jìn)人井、通風(fēng)豎井和電纜出入線功能，井中澆筑多層板梁安置通風(fēng)設(shè)備、電氣設(shè)備等［4］。SJ4-1 豎井為綜合井，豎井西側(cè)緊鄰南方電網(wǎng)福田 4 層營(yíng)業(yè)大樓（見(jiàn)圖 1），北側(cè)距地下市政 20 kV 電力電纜溝僅 0.5 m［5］，豎井內(nèi)凈空尺寸為 12.9m×4.5 m，豎井壁厚 0.9 m，豎井采用圍護(hù)樁開(kāi)挖筑井施工，井深19.62 m。鉆孔揭露豎井深度范圍內(nèi)巖土層自上而下有：①素填土、②1粉質(zhì)黏土、④1礫質(zhì)黏性土、⑤1全風(fēng)化花崗巖、⑤2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑤3中風(fēng)化花崗巖。地下水的排泄途徑主要是蒸發(fā)和側(cè)向滲流為主，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)微腐蝕性。根據(jù)豎井所處的環(huán)境條件、地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)尺寸及深度、施工使用要求，豎井采用鉆孔灌注樁支護(hù)，高壓旋噴樁止水，明挖形式。豎井為方形，長(zhǎng)×寬=14.7 m×6.3 m，豎井周邊采用水下灌注樁結(jié)合 D=800 mm 的三管高壓旋噴樁進(jìn)行地層加固及止水，旋噴樁入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層 2 m。

圖1 豎井周圍建筑物

根據(jù)豎井結(jié)構(gòu)情況（見(jiàn)圖 2），制定施工工序如下。

圖2 豎井結(jié)構(gòu)情況

1）采取跳挖法先施工旋挖樁，再施工旋噴樁，待樁達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后開(kāi)挖土方至第一道支撐底面并澆筑冠梁及第一道內(nèi)支撐。

2）開(kāi)挖至第二道支撐底面，并澆筑腰梁及第二道支撐，待支撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后往下開(kāi)挖土方，以此逐層施工各道支撐，直接開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坑底底標(biāo)高。

3）澆筑底板，待底板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值 75 % 后拆除第五道支撐。

4）施工結(jié)構(gòu)外墻至第四道支撐底部附近，待外墻達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在 +0.72 標(biāo)高處對(duì)撐的位置安裝φ609、壁厚為 16 mm 的鋼管支撐，然后拆除第四道支撐，繼續(xù)往上澆筑外墻，再拆除第三道支撐。

5）繼續(xù)往上施工結(jié)構(gòu)外墻及澆筑負(fù)二層、負(fù)一層樓板，待外墻達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第二道支撐。

6）繼續(xù)往上施工結(jié)構(gòu)外墻及澆筑夾層梁板，然后拆除第一道鋼管支撐。

2 旋挖樁和旋噴樁施工

旋挖樁為鉆孔灌注樁（見(jiàn)圖 3），為避免鉆孔樁施工對(duì)已有建筑物造成不利影響，采取隔一挖一的跳挖法施工。為確保緊鄰的已有 4 層建筑物不受本工程影響，采取兩道旋噴樁止水及袖閥管地面注漿，跟蹤注漿加固土體、基坑底滿堂袖閥管注漿兩種注漿措施作為支護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水時(shí)的補(bǔ)強(qiáng)預(yù)案。跟蹤注漿補(bǔ)強(qiáng)措施：分別在 5.4 m、7.4 m、9.4 m 深度處的已有建筑物一側(cè)的鉆孔樁樁間施工袖閥管注漿，采取隔一注一的跳注法施工。

圖3 鉆孔灌注樁和旋噴樁平面圖（單位：mm）

旋噴樁采用三管高壓旋噴樁，利用高壓泵將配制好的漿液通過(guò)噴頭高速射入土體，噴頭旋轉(zhuǎn)提升使?jié){液切削土體產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成強(qiáng)度［6］，旋噴樁樁徑 800 mm，間距為 @ 600、@ 1 200 及 @ 1 400 等三種規(guī)格。三重管法高壓旋噴注漿，壓力大于 25 MPa，流量大于 30 L/min，旋噴樁采用高壓注漿施工。旋噴樁水泥選用 P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比采用1∶1，鉆桿提升速度 10 cm/min，鉆桿旋轉(zhuǎn)速度 10 r/min，高壓噴射注漿完畢后，迅速拔出注漿管。

袖閥管雙液漿參數(shù)：水泥選用 P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，注漿水膠比為 1∶2～1，水玻璃濃度為 30～35 Be，水泥：水玻璃=1∶0.03（體積比）；注漿壓力結(jié)合注漿位置所處深度按 0.1～0.3 MPa 控制，注漿過(guò)程中注意觀察注漿壓力的變化情況［7］，注漿達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，并繼續(xù)注漿 5 min 即可停止注漿，封閉孔口并做好保護(hù)。

灌注樁、冠梁、腰梁、內(nèi)支撐混凝土等級(jí)均為 C 30，保護(hù)層厚 50 mm，樁頂嵌入冠梁 100 mm，樁主筋錨入冠梁長(zhǎng)度不小于 35 d。灌注樁采用旋挖機(jī)成孔，清孔后立即放入鋼筋籠，并固定在孔口，使混凝土澆筑過(guò)程中不至于下沉或上浮。

表1 豎井周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)成果

表2 豎井支護(hù)體系監(jiān)測(cè)成果

3 豎井井身開(kāi)挖

豎井施工由上向下開(kāi)展，首先施工頂部冠梁及內(nèi)支撐，豎井開(kāi)挖落底后，施工豎井二次襯砌。

由于豎井施工場(chǎng)地狹小，井身開(kāi)挖采用挖掘機(jī)與人工配合的方式，挖機(jī)挖出的土直接提升到地面裝車運(yùn)走，井身角部及挖機(jī)難以挖到的地方，采用人工開(kāi)挖，隨開(kāi)挖隨支護(hù)，及時(shí)封閉。

豎井開(kāi)挖過(guò)程中采用基坑內(nèi)降水方式，降水井采用鉆井機(jī)鉆孔，豎井底臨時(shí)集水坑平面尺寸 1 m×2 m，降水深度控制在坑底以下 2 m。豎井二襯邊墻及底板需預(yù)留泄水孔，泄水孔間距 2.5 m×2.5 m，梅花形布置。根據(jù)豎井提升工作量大小，豎井提升采用龍門(mén)吊提升方式。

豎井井壁施工采用滿堂紅腳手架支護(hù)，模板采用組合鋼模板，井壁豎向分段以井壁支撐位置為分界點(diǎn)，做到井壁支撐和井壁混凝土同時(shí)施工。根據(jù)豎井井壁流程化施工安排，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備兩套豎井模板及腳手架支撐體系，滿足豎井井壁施工需要。

4 豎井井身防水

防水采用 PVC 復(fù)合式防水卷材，主材厚 1.5 mm，350 g/m2無(wú)紡布上有吊帶，在樁間混凝土找平層上先進(jìn)行電鉆鉆孔，并用木塞釘固定吊繩，吊繩固定間距為0.6 m×0.6 m，梅花形布置；1.5 mm 厚的 PVC 防水板，置于井壁側(cè)。

防水層基面要求平順、堅(jiān)固、無(wú)鋼筋突出，防水層鋪設(shè)平順、舒展、無(wú)褶皺、無(wú)隆起，防水材料長(zhǎng)邊和短邊搭接寬度 120 mm，搭接部位連續(xù)可靠、粘貼牢固、不滲水，搭接部位采用雙縫爬焊機(jī)，焊縫寬度不小于100 mm，焊縫必須進(jìn)行充氣檢查，在 0.1 MPa 的大氣壓下，保持 2 min 不漏氣。

5 施工監(jiān)測(cè)

施工過(guò)程中必須對(duì)周圍鄰近建筑物進(jìn)行基礎(chǔ)沉降、變形、裂縫等全方位的監(jiān)測(cè)和保護(hù)，對(duì)鄰近地下管線的監(jiān)測(cè)，應(yīng)滿足各管線單位要求的允許值，基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)地下水位的變化進(jìn)行量測(cè)（見(jiàn)表 1），對(duì)豎井支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、變形、支撐內(nèi)力及側(cè)土壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)（見(jiàn)表 2）。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)和建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)都較為穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：豎井周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和豎井支護(hù)體系監(jiān)測(cè)項(xiàng)目各測(cè)點(diǎn)速率和累計(jì)值均在允許范圍內(nèi)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，周邊環(huán)境安全可控，可正常施工。

6 注意事項(xiàng)

本工程處于城市繁華區(qū)，施工安全非常重要，為了做到安全施工，需要注意以下事項(xiàng)。

1）豎井井身開(kāi)挖前，務(wù)必先完成旋噴樁施工。井口設(shè)好遮雨棚，井口周圍設(shè)安全防護(hù)欄，地面設(shè)截水溝，排截地面水，地面采用 100 mm 厚的 C 15 混凝土鋪砌，防水地表水滲入基坑，嚴(yán)格控制周邊堆載不得大于20 kN/m2。

2）頂部冠梁及內(nèi)支撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到 85 % 設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行下一下步開(kāi)挖，開(kāi)挖后首先澆筑腰梁與內(nèi)支撐，方能進(jìn)行下道工序施工。

3）豎井二次襯砌完成并達(dá)到 85 % 設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方能進(jìn)行下道工序，直到完成二次襯砌施工。

7 結(jié)論

1）為避免鉆孔樁施工對(duì)已有建筑物造成不利影響，采取隔一挖一的跳挖法施工，袖閥管注漿，采取隔一注一的跳注法施工。

2）豎井井身開(kāi)挖采用挖掘機(jī)與人工配合的方式，隨開(kāi)挖隨支護(hù)，及時(shí)封閉。

3）豎井周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)和豎井支護(hù)體系監(jiān)測(cè)成果表明，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，周邊環(huán)境安全可控。