復(fù)雜環(huán)境下的市區(qū)長距離隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

邵倚旻

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化城市逐漸從城市空間擴(kuò)張走向城市地下空間開發(fā)，其中市區(qū)長距離地下隧道正是地下空間開發(fā)的一種新的發(fā)展趨勢。長距離地下隧道能有效緩解過境交通的壓力，分流長距離通過性交通與區(qū)域性到發(fā)交通，提高通行效率和服務(wù)水平[1-2]。

長距離隧道大多建在比較擁擠的市區(qū)，由于在市區(qū)內(nèi)穿越，且線路較長，其建設(shè)環(huán)境勢必非常復(fù)雜，特別是紛繁交錯的公用管線嚴(yán)重制約了長距離隧道的建設(shè)。本文以無錫太湖大道改建工程為例，闡述了復(fù)雜環(huán)境下的市區(qū)長距離隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)如何避讓公用管線及施工過程中的針對性的管線保護(hù)技術(shù)。

1 工程概況

作為無錫第一大道的太湖大道，東接京滬高速公路無錫東互通，西至環(huán)湖路太湖風(fēng)景區(qū)，不僅是連接高速公路和太湖風(fēng)景區(qū)的城市主要出入通道之一，還是快速溝通無錫市東西片區(qū)的一條重要的東西向交通性主干道，同時也承載著中心城區(qū)南北向交通轉(zhuǎn)換的重要功能。

本工程為無錫市太湖大道節(jié)點(diǎn)改造工程SD2標(biāo)，全長1 689 m，工程范圍自通楊路起，至興竹立交止，穿越無錫市的中心地帶。工程為地下雙向四車道，地面雙向六車道加雙向非機(jī)動車道和人行道（圖1）。

圖1 太湖大道改建工程結(jié)構(gòu)斷面圖

全線圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ850 mm的SMW工法樁，型鋼H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm隔一插一，深度15～ 17 m，采用第1道鋼筋混凝土支撐，第2道φ609 mm鋼管支撐（圖2）。

2 工程沿線管線分布情況

本工程主要的環(huán)境復(fù)雜點(diǎn)在于工程沿線分布有30多處橫穿基坑的公用管線，由于工程沿線兩側(cè)均為居民住宅，這些公用管線大部分為居民小區(qū)的進(jìn)戶管，包含了自來水管、煤氣管、信息管及供電電纜等，幾乎涵蓋了常規(guī)的市政公用管線的全部內(nèi)容。

圖2 太湖大道改建工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)斷面

由于這些管線的運(yùn)營牽涉到小區(qū)居民的正常生活，對管線搬遷造成的社會影響比較大，管線搬遷難度較大。

3 工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工策劃

對于地下工程而言，圍護(hù)形成封閉的質(zhì)量是確?；影踩年P(guān)鍵，由于橫穿管線的存在，整個基坑被分割成了若干段。要想對復(fù)雜的管線采取針對性的技術(shù)措施，首先我們對于不同類型的管線進(jìn)行分類梳理，從對基坑圍護(hù)施工造成的影響程度這一角度入手，對沿線公用管線進(jìn)行梳理。通過梳理不難發(fā)現(xiàn)，橫穿基坑的公用管線對于圍護(hù)施工造成的影響主要可分為以下3類：

1）橫穿基坑的架空線高度影響機(jī)械設(shè)備無法正常 施工。

2）橫穿基坑的單根埋地管線導(dǎo)致圍護(hù)無法連續(xù)施工。

3）橫穿基坑的密集埋地管線導(dǎo)致圍護(hù)無法連續(xù)施工。

通過對背景工程及大量市區(qū)地下工程的研究，對于不同公用管線影響的類型，應(yīng)采取不同的方法進(jìn)行施工。結(jié)合背景工程的具體管線分布及影響情況，針對上述3類影響基坑圍護(hù)施工的公用管線進(jìn)行重點(diǎn)研究，找到切實可行的基坑圍護(hù)施工技術(shù)，同時確保公用管線的安全。

4 避讓公用管線的基坑圍護(hù)施工技術(shù)

4.1 采用改變基坑圍護(hù)形式解決架空線高度影響問題

對于橫穿基坑的架空線高度影響機(jī)械設(shè)備無法正常施工的情況，以背景工程分布在塘南路以東的2組高壓架空線為例，架空電纜線橫穿基坑（圖3），離地高度僅10.6 m。

圖3 架空高壓線平面分布示意

工程原設(shè)計全線采用φ850 mm的SMW工法樁圍護(hù)，在架空線影響區(qū)域，工法樁型鋼長度達(dá)到16.5 m，工法樁樁機(jī)的高度達(dá)到20 m，導(dǎo)致在高壓線影響范圍投影面內(nèi)無法進(jìn)行SMW工法樁的施工，其關(guān)鍵問題在于專用的施工機(jī)械受到限制無法實施。

對于此類的管線問題，我們采用更換施工機(jī)械，即同時改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的方法予以解決。本工程通過局部將原φ850 mm的SMW工法樁圍護(hù)調(diào)整為φ800 mm鉆孔灌注樁圍護(hù)＋φ700 mm高壓旋噴樁接縫止水（圖4），調(diào)整范圍為架空線投影面加上兩側(cè)的安全施工距離共計20 m（圖4），從而將SMW工法樁機(jī)變更為鉆孔灌注樁機(jī)，采用GPS-10型回旋鉆機(jī)＋小型旋噴樁機(jī)進(jìn)行施工，降低了施工機(jī)械的高度，有效地避讓了架空高壓電纜線，使工程建設(shè)順利進(jìn)行。

圖4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)調(diào)整范圍示意

在市區(qū)施工類似的架空管線的影響是常見的，在保證基坑安全的前提下，適當(dāng)對基坑圍護(hù)形式進(jìn)行局部的調(diào)整，是解決管線影響的有效手段。

4.2 采用旋噴樁后補(bǔ)缺方法解決橫穿埋地管線影響

對于橫穿基坑的單根埋地管線導(dǎo)致圍護(hù)無法連續(xù)施工，以背景工程分布在塘南路以西的煤氣管及直埋電纜為例，管線橫穿基坑，管線埋深為1.2 m（圖5）。

圖5 埋地管線分布斷面示意

局部單根或單組橫穿基坑的地下管線在本工程分布較多，包括了自來水管、煤氣管、電力管線及信息管線，此類管線管徑在800 mm以內(nèi)，工法樁在管線兩側(cè)緊貼管線施工，樁體無法形成有效搭接，導(dǎo)致基坑的止水帷幕未形成封閉。

為了確保圍護(hù)體的有效擋土、止水及公用管線的安全，在圍護(hù)開口處采用高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)缺，并將公用管線進(jìn)行懸吊。具體采用了φ800～φ1 200 mm的高壓旋噴樁進(jìn)行外側(cè)補(bǔ)缺，既作為圍護(hù)缺口處的重力式擋土墻，又作為止水帷幕，并且由于坑底土層為粉砂層，滲透系數(shù)大，為了起到封底止水效果，同時在基坑內(nèi)側(cè)坑底以下至圍護(hù)底施打2排高壓旋噴樁封底止水（圖6）。

圖6 圍護(hù)跳倉-高壓旋噴樁補(bǔ)缺平面示意

在基坑開挖之前將上述管線利用鋼筋混凝土支撐及20#槽鋼橫梁進(jìn)行懸吊，確保管線安全，管線下土方采用小挖機(jī)翻土至無管線影響區(qū)域后挖除（圖7）。施工期間對上述管線進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，以監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，加強(qiáng)對管線的保護(hù)。

圖7 管線懸吊示意

在市區(qū)施工類似的不予搬遷管線的影響是常見的，在保證基坑安全的前提下，通過采用工法樁圍護(hù)跳倉-高壓旋噴后補(bǔ)缺及管線懸吊工藝，是解決管線影響的有效手段。

4.3 采用設(shè)置管線集中臨時搬遷通道解決密集管線影響

橫穿基坑的密集埋地管線導(dǎo)致圍護(hù)無法連續(xù)施工的情況主要分布在交叉路口處，以背景工程分布在南長街路口的密集管線為例，包括了2根給水管、2組信息管、2根電力電纜及1根煤氣管（圖8），這些管線均橫穿基坑，埋深均在1 m左右。

圖8 密集管線平面分布示意

對于密集管線分布區(qū)域，由于其管線數(shù)量多、管線分布寬度大、管線間的間距小，導(dǎo)致在密集管線影響范圍內(nèi)的基坑圍護(hù)無法形成，留下的圍護(hù)缺口非常大，密集管線對于基坑圍護(hù)形成的影響主要體現(xiàn)在以下3個方面：

1）若采用旋噴樁后補(bǔ)缺工藝，即使能夠形成旋噴樁止水帷幕，但由于管線密集，難以進(jìn)行補(bǔ)插型鋼，無法形成有效的擋土墻。

2）若采用常規(guī)方法設(shè)置圍護(hù)分堵墻，將管線一側(cè)的結(jié)構(gòu)先行完成，再進(jìn)行管線搬遷，后施工管線影響區(qū)域的結(jié)構(gòu)，則施工工期加倍，工期延長。

3）若管線先行搬遷，將橫穿基坑的密集管線臨時搬遷成若干單根橫穿基坑管線，分散管線的分布，則將增加圍護(hù)后補(bǔ)缺工作量，施工工期延長。

針對上述密集管線對圍護(hù)施工的影響，不能單獨(dú)考慮某一根管線的搬遷或者保護(hù)，應(yīng)對密集管線統(tǒng)一考慮、系統(tǒng)研究。從盡量減少搬遷工作量、盡量避免增加工作量以及盡量縮短施工工期的角度出發(fā)，我們利用基坑圈梁及首道混凝土支撐設(shè)置管線集中臨時搬遷通道，將密集管線集中搬遷至圈梁上，確?；訃o(hù)形成有效的工法樁封閉，確?；蛹敖Y(jié)構(gòu)一次性施工，具體施工步驟如下：

1）將管線單邊的圍護(hù)先行施工，然后馬上進(jìn)行圈梁及首道混凝土支撐的施工，并將圈梁局部位置標(biāo)高降低800～1 200 mm，為管線集中臨時搬遷提供管位。

2）將密集管線集中搬遷至已經(jīng)完成的圈梁上，為后續(xù)施工創(chuàng)造條件。

3）待管線集中臨時搬遷后，施工管線影響范圍內(nèi)及另一側(cè)的工法圍護(hù)及圈梁支撐，將圍護(hù)形成封閉。

4）待圍護(hù)及支撐全部完成后，進(jìn)行挖土施工。在基坑開挖之前將上述管線利用鋼筋混凝土支撐及20#槽鋼橫梁進(jìn)行懸吊，確保管線安全，管線下土方采用小挖機(jī)翻土至無管線影響跨后挖除，施工期間對上述管線進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，以監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，加強(qiáng)對管線的保護(hù)，主體結(jié)構(gòu)連續(xù)進(jìn)行施工。

在市區(qū)施工類似的密集管線影響是常見的，為了節(jié)約管線搬遷時間，設(shè)置管線搬遷集中通道，采用將圍護(hù)及圈梁分次施工、將結(jié)構(gòu)一次性施工的方法，是解決管線影響，提高結(jié)構(gòu)施工效率的有效手段。

5 結(jié)語

紛繁復(fù)雜的市政公用管線經(jīng)常會影響到工程的建設(shè)，特別是橫穿管線對市區(qū)長距離隧道的影響更是嚴(yán)重，對于不同類型的管線要區(qū)別對待，采取不同的針對性措施進(jìn)行避讓及保護(hù)。

本工程所采用的改變圍護(hù)形式、圍護(hù)跳倉-旋噴樁后補(bǔ)缺及圈梁局部落底設(shè)置集中管線搬遷通道的方法，取得了良好的施工效果。希望施工中所提煉的創(chuàng)新技術(shù)和研究思路，能對復(fù)雜環(huán)境下的市區(qū)長距離隧道施工有一定的借鑒作用。