橫跨地鐵基坑管線原位保護設(shè)計

曾 輝

廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司（510010）

地鐵車站通常修建于城市主干道下方，道路兩側(cè)市政管線較為密集。這些管線給地鐵車站的修建帶來較大困難。對于影響車站施工的市政管線的處理辦法有3種:①工程實施前對管線進行遷改；②調(diào)整車站站位，對管線進行避讓；③對于難以遷改和避讓的管線，工程實施過程中對其進行原位保護。

遷改管線和避讓管線的方式均為工程中普遍采取的市政管線應(yīng)對方法，但是，實際工程中經(jīng)常存在部分管線，由于施工工期、遷改費用或者其他原因難以遷改或者避開，必須采取原位保護的方式進行處理。下面以寧波市軌道交通某地下車站附屬基坑工程為例，介紹橫跨地鐵基坑的市政管線原位保護設(shè)計。

1 工程概況

1.1 工程概述

寧波市軌道交通5號線某地下車站周邊為高層住宅小區(qū)，A號出入口為單層箱型結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工，基坑深度約9.7m，寬7.7m?；泳嚯x周邊建筑物地下室10.5m。A號出入口圍護結(jié)構(gòu)為φ850@600mmSMW工法樁，內(nèi)支撐采用1道混凝土支撐+2道鋼支撐。出入口存在一根1200mm×450mm10kV電力排管橫穿出入口。排管底埋深為2m。由于A號出入口為車站保通出入口，而10 kV電力管線改遷時間太長，無法保證A號出入口按時開通，因此考慮對該處電力管線進行原位保護。

1.2 工程地質(zhì)

場地地層以淤泥質(zhì)軟土層為主，從上至下依次為①1a雜填土、①2黏土、①3b淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②1黏土、②2c淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③2黏質(zhì)粉土、④1粉質(zhì)黏土?；娱_挖范圍主要為①3b淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②1黏土、②2c淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土?？拥孜挥冖?c淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。承壓水位于③2黏質(zhì)粉土層中，水頭為地下1.5m。

2 專項設(shè)計方案

2.1 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

管線范圍以外的基坑采用φ850@600mmSMW工法樁，內(nèi)支撐采用1道混凝土支撐+2道鋼支撐。由于管線橫穿基坑，管線位置處SMW工法樁無法正常施做?？紤]到電力排管兩側(cè)圍護樁所承受的水土壓力較大，H型鋼的剛度較小，對于控制基坑變形不利。因此，考慮管線兩側(cè)支護結(jié)構(gòu)采用剛度較大的鉆孔樁形式，由鉆孔樁來承擔(dān)管線處的主動土壓力。根據(jù)計算結(jié)果，在緊貼電力排管外輪廓處每側(cè)各施做3根φ1000mm的鉆孔灌注樁，盡量減小樁間距以加強管線位置處的圍護結(jié)構(gòu)剛度（如圖1所示）。

電力排管通過型鋼支架懸吊在兩側(cè)混凝土支撐上。排管下方的H型鋼通過人工掏槽開挖后與排管上部的H型鋼連接，懸吊固定于排管兩側(cè)的混凝土支撐上。H型鋼支架沿管線縱向按每1m設(shè)置一道。由于混凝土支撐剛度大，懸吊時管線沉降變形小，同時支架上下兩端設(shè)置螺母，以調(diào)節(jié)管線標(biāo)高，可保證施工期間管線的安全（如圖2所示）。

圖1 電力管線位置圍護結(jié)構(gòu)布置圖

圖2 管線懸吊保護示意圖

2.2 擋板設(shè)計

由于管線位置處圍護樁凈距達到1.3m，在不采取特殊處理措施的情況下，基坑開挖時，基坑外側(cè)水土將會沿此空隙進入基坑內(nèi)，給基坑帶來較大的安全隱患。為應(yīng)對這種情況，提出2種處理方案:①掛網(wǎng)噴混法。在開挖過程中在此空隙處掛網(wǎng)噴混凝土，鋼筋網(wǎng)片與兩側(cè)鉆孔樁主筋焊接固定，同時向基坑外側(cè)打設(shè)土釘以固定鋼筋網(wǎng)片；②樁間擋板法。在空隙兩側(cè)的鉆孔樁之間設(shè)置擋土鋼板，擋土鋼板與水土壓力通過此擋板傳給兩側(cè)的鉆孔樁。

對比這2種方法，掛網(wǎng)噴混法在施工便利性上具備一定優(yōu)勢，但施工質(zhì)量較難保證，且樁間凈距達1.3m，網(wǎng)噴混凝土難以較好地起到擋土作用。鋼板可靠性好，樁間擋板安裝完成后可以馬上對土體起到有效的支擋作用。最終決定樁間擋土措施采取在管線兩側(cè)樁間焊接35mm厚鋼板的形式。

在鉆孔灌注樁中預(yù)埋鋼板，基坑開挖完每層土方后，鑿除鉆孔樁表面混凝土保護層，露出預(yù)埋鋼板，然后采用鋼板與兩側(cè)鉆孔樁里預(yù)埋的鋼板焊接，形成連接在鉆孔樁上的鋼板擋土結(jié)構(gòu)。鋼板背后與土體之間的縫隙采用C20細(xì)石混凝土填充密實，以保證鋼板的支擋效果。樁間擋土鋼板的做法（如圖3所示）。

圖3 電力管線處樁間擋土鋼板大樣圖

2.3 止水措施

由于SMW工法樁在管線位置處未封閉，而此處地下水較為豐富，基坑以下存在③2黏質(zhì)粉土層承壓水，因此，電力管線處的止水措施極為重要。常規(guī)的止水措施有攪拌樁和高壓旋噴樁。攪拌樁在電力管線處無法施工，而普通高壓旋噴樁成樁直徑小、成樁質(zhì)量一般，而電力排管處圍護結(jié)構(gòu)樁間凈距達1.3m，旋噴樁無法咬合，無法用于此處隔斷承壓水。因此，這兩種常規(guī)止水措施均無法應(yīng)用于電力管線處的止水。本基坑在圍護樁未封閉處采用成樁直徑大，止水效果好的MJS全方位高壓旋噴樁，以隔斷坑底的承壓水。在外側(cè)則輔以數(shù)根普通高壓旋噴樁，與MJS旋噴樁咬合，隔斷承壓水[1]。

MJS工法又稱全方位高壓旋噴工法，該工法在傳統(tǒng)高壓噴射注漿工藝的基礎(chǔ)上，采用了獨特的多孔鉆桿和前端地內(nèi)壓力監(jiān)控裝置，實現(xiàn)了孔內(nèi)強制排漿和地內(nèi)壓力監(jiān)測，并通過調(diào)整強制排漿量來控制地內(nèi)壓力，使深處排泥和地內(nèi)壓力得到合理控制，保持地內(nèi)壓力穩(wěn)定，有效提升硬化材料噴射效率以及固結(jié)體的可靠性。另外，通過對地內(nèi)壓力的控制，還可以有效降低噴射流對地層的影響，對于控制地表位移有非常顯著的作用。與傳統(tǒng)高壓旋噴工法相比，MJS高壓旋噴工法有以下優(yōu)點:①可以全方位進行高壓噴射注漿施工；②樁徑大，成樁質(zhì)量好；③對周圍環(huán)境影響小，超深MJS高壓旋噴施工時成樁質(zhì)量有保證；④可用于低凈空條件施工；⑤泥漿污染少。

MJS工法自2007年引入我國以來，目前在上海、天津、廣州、南京、杭州、寧波等多個地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，已較為成熟。因此，此處采用MJS工法可保證電力管線處的地下承壓水隔斷效果。

3 施工注意事項

本基坑的薄弱點在電力管廊位置處，此處樁間距大。因此，需要控制此處基坑外側(cè)地面堆載，減小施工機械停留，加強施工監(jiān)測。

施工前應(yīng)全面、仔細(xì)調(diào)查懸吊管線規(guī)格、埋深、材質(zhì)、接頭型式、節(jié)長，以便懸吊方案的順利實施。在管線兩側(cè)混凝土撐上布置監(jiān)測點，施工中注意觀測混凝土支撐的下沉量，確定管線懸吊牢固穩(wěn)定后，方可進行下道工序。

管線橫穿基坑處基坑開挖時施工工序較多，基坑無支撐暴露時間相對較大，容易引起圍護結(jié)構(gòu)位移和土體位移增加。為了盡可能減少此處施工時間，管線懸吊處鋼圍檁可預(yù)先與擋土鋼板焊接，再與圍護樁上的預(yù)埋鋼板焊接。管線懸吊范圍基坑開挖需迅速并及時焊接擋土鋼板和架設(shè)支撐，以減小基坑變形。

由于基坑坑底以下存在承壓水層，管線位置止水帷幕施工質(zhì)量極為關(guān)鍵。另外，當(dāng)基坑底部存在豐富的承壓水層時，可在基坑外設(shè)置降壓備用井，防止止水帷幕失效導(dǎo)致的基坑突涌[2]。

4 結(jié)論和建議

1）對于因地下管線或其他障礙物無法封閉基坑圍護結(jié)構(gòu)時，采用樁間擋板并輔以專門的止水措施，可有效擋土止水，是一種可行的處理方法。

2）MJS全方位高壓噴射工法具有成樁直徑大，止水效果好等優(yōu)點，可在基坑圍護無法封閉時采用，作為特殊止水措施，隔斷承壓水。

3）管線原位保護需要焊接擋土鋼板，增加基坑無支撐暴露時間，施工中應(yīng)提前考慮，合理安排施工工序，以減小基坑變形，確保地鐵基坑和市政管線安全。