高壓線下地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工

高揚

摘要 蘇州軌道交通6號線蘇勝路站主體基坑采用地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，局部上方有220 kV高壓線橫跨，經(jīng)過對圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行經(jīng)濟技術(shù)比選，基坑采用低凈空成槽技術(shù)滿足高壓線下安全要求，并提出相應(yīng)的施工技術(shù)、安全措施。經(jīng)實踐證明，設(shè)計與施工方案安全有效，可為高壓線下地鐵車站基坑圍護工程提供參考。

關(guān)鍵詞 高壓線;基坑圍護;低凈空成槽

中圖分類號 TU744 文獻標(biāo)識碼 B 文章編號 2096-8949（2022）01-0133-03

0 引言

架空高壓線下施工地鐵車站深基坑，通常因斷電影響居民、工業(yè)用電，遷改或升塔費用非常高，審批流程非常長，所以應(yīng)盡量避免遷改或改造高壓線，從而使得工程自身的施工工法需要做出針對性的改變。目前，國內(nèi)已有學(xué)者對高壓線下基坑工程展開了論述與總結(jié)，如薛永健等總結(jié)的高壓線下地下二層車站基坑TRD工法應(yīng)用[1];王艷偉論述的高壓線下地下二層車站基坑低凈空成槽工法應(yīng)用[2];段瑾總結(jié)的高壓線下地鐵附屬基坑鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕工法應(yīng)用[3]。但這些論述與總結(jié)，均以地下二層車站或附屬基坑工程較多，對于地下三層站基坑研究與應(yīng)用較少，因此，該文對高壓線下地下三層車站基坑進行工法的技術(shù)經(jīng)濟比選論述，并提出相應(yīng)的施工技術(shù)和安全措施。

1 工程概況

蘇州軌道交通6號線蘇勝路站位于星塘街和中新大道東路交叉口，沿中新大道東路南側(cè)東西向布置，與5號線節(jié)點換乘，與遠期S2線通道換乘。為14 m站臺地下三層島式車站，主體長186 m，站臺中心處寬24.1 m，站臺中心頂板覆土約3.1 m，車站基坑開挖深度約25 m（站臺中心處）。

現(xiàn)車站中部上方有220 kV高壓線橫跨車站，由于熱脹冷縮原理，高壓線在夏季時垂懸的幅度最大，測得高壓線夏季懸高為19.6 m，兩側(cè)邊導(dǎo)線間距為11 m。根據(jù)《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 46—2005）第4.1.4條，在外電架空線路附近吊裝時，起重機的任何部位或被吊物邊緣在最大偏斜時與架空線路邊線的最小安全距離應(yīng)滿足相應(yīng)要求。220 kV高壓線情況下，安全距離沿垂直方向和沿水平方向均為6 m，因此安全起重吊裝空間只剩下13.6 m高度。受高壓線安全凈空影響的寬度為23 m，影響范圍外基坑圍護均采用1 000 m厚地下連續(xù)墻，如圖1所示。

2 工程地質(zhì)條件

蘇勝路站勘察所揭露的76.3 m深度范圍內(nèi)淺土層為第四紀(jì)全新世至早更新世沉積的疏松沉積物，以黏性土為主，基坑開挖范圍內(nèi)土體自上而下主要為：①1填土、①3素填土、③2粉質(zhì)黏土、④1粉質(zhì)黏土、④2粉土夾粉砂、⑤1粉質(zhì)黏土、⑤1a粉質(zhì)黏土夾粉土，底板落于⑤1a粉質(zhì)黏土夾粉土。

對該工程有影響的地下水主要為潛水、微承壓水及第I承壓水三類，潛水主要埋藏于表層填土中，埋深約為1.28～1.83 m;微承壓水位于④2粉土夾粉砂層中，埋深約16 m，層厚約2 m，穩(wěn)定水頭標(biāo)高為1.35 m。第I承壓水位于⑦2層粉土夾粉砂、⑦4層粉土、⑨粉土層中，埋深約37 m，層厚約8.1～16 m，穩(wěn)定水頭標(biāo)高為-1.91 m。

3 設(shè)計分析與工法選型

蘇勝路站處于中新大道東路下方，西側(cè)為已施工的地鐵5號線，南側(cè)為奧體中心消防車道，車站周邊環(huán)境較復(fù)雜，施工空間有限，基坑安全等級及變形控制等級均為一級。結(jié)合現(xiàn)場條件及以往工程經(jīng)驗，可供選擇的圍護結(jié)構(gòu)形式有地下連續(xù)墻、鉆孔咬合樁、鉆孔灌注樁，止水帷幕的形式有三軸攪拌樁、旋噴樁、MJS工法、TRD工法。

3.1 各工法特點及適用性

3.1.1 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是蘇州市地鐵深基坑工程中最成熟、最常見的支護形式。地下連續(xù)墻墻體剛度大，封閉連續(xù)澆筑，整體性好，因而結(jié)構(gòu)自身和周邊環(huán)境變形較小，止水效果好，對周邊建（構(gòu)）物的影響較小，基坑安全較易控制[3]。

地下連續(xù)墻的成槽方式有普通抓斗式成槽、沖擊鉆成槽、低凈空成槽。普通抓斗式成槽最為常用，適合多數(shù)地層，成槽質(zhì)量較好，止水效果好，但設(shè)備高度約16 m，操作凈高不滿足要求;沖擊鉆成槽適合各種地層，但成槽垂直度控制難度較大，可能出現(xiàn)侵限問題;低凈空成槽與普通抓斗式成槽有同樣的質(zhì)量優(yōu)勢，而且設(shè)備高度僅為5～8 m，操作凈高滿足要求。

3.1.2 鉆孔咬合樁

鉆孔咬合樁是采用全套筒沖抓機械成孔，素混凝土樁與鋼筋混凝土樁互相咬合排列的一種基坑圍護結(jié)構(gòu)。具有如下優(yōu)點：①套筒邊壓入邊糾偏，垂直精度可控;②抓斗在套筒內(nèi)取土，無須泥漿護壁，可減少工程施工對環(huán)境的污染;③套筒護壁，可有效防止孔內(nèi)塌孔，成樁質(zhì)量高;④樁與樁互相咬合，止水效果好。缺點一是施作二序樁時，一序樁可能出現(xiàn)混凝土管涌現(xiàn)象;二是對一序樁的混凝土緩凝時間、二序樁的施工時間有特殊要求，必須在一序樁混凝土終凝前完成二序樁的切割成孔[4]，施工質(zhì)量受工序銜接影響大。

3.1.3 鉆孔灌注樁+止水帷幕

鉆孔灌注樁圍護是地鐵深基坑施工使用較為廣泛的工法，具有工藝成熟、施工簡單、施工速度快的優(yōu)點，缺點是需要止水帷幕輔助止水，并產(chǎn)生大量泥漿，易污染環(huán)境。止水帷幕的形式有三軸攪拌樁、旋噴樁、MJS工法、TRD工法。

（1）三軸攪拌樁利用攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌，產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高地基強度，并達到止水作用。三軸攪拌樁設(shè)備機身高度達到30 m以上，對于高壓線下13.6 m的凈空要求，明顯不能滿足，另外占地面積大，對場地要求高。對于地下三層站，止水深度要求達到48 m，而三軸攪拌樁施工深度超過30 m時，垂直度難以控制，止水效果差。

（2）旋噴樁是利用鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆進至預(yù)定土層后，用高壓將漿液噴射，與土層凝固。具有施工方便、固結(jié)強度高的優(yōu)點，但不適用于地下水流速過大的地層。高壓旋噴管機高度約8 m，滿足凈空要求。與三軸攪拌樁類似，旋噴樁施工深度超過40 m時，垂直度難以控制，止水效果達不到要求。

（3）MJS全稱全方位高壓旋噴注漿系統(tǒng)（Metro Jet System），采用獨特的多孔管和前端強制吸漿裝置，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。和傳統(tǒng)旋噴工藝相比，具有如下優(yōu)點：①成樁直徑大、質(zhì)量好。在黏土層中，一般可形成直徑約2.4 m的加固體;②設(shè)備高度4 m左右，占地小，場地適應(yīng)性好;③加固深度大，可達到50～100 m;④可進行水平、垂直、360°全方位注漿。

（4）TRD（Trench cutting Re-mixing Deep wall）工法，又稱等厚度水泥土地下連續(xù)墻工法[5]。工法流程是將鏈鋸式刀具掘削至設(shè)計深度，再水平推進切割土體并注漿，使泥漿與土體攪拌混合并固結(jié)形成連續(xù)水泥土墻。TRD由于連續(xù)施工，墻體等厚，止水性能優(yōu)異;設(shè)備高度僅約10 m，特別適宜凈空受限的施工場地;最大施工深度可達60 m。

3.2 選型結(jié)果

鑒于該工程為地下三層站、基坑開挖深度達到25 m，圍護結(jié)構(gòu)深度約48 m，總圍護長度46 m。通過計算，不同工法采用的構(gòu)件尺寸與規(guī)模如表1所示，并進行經(jīng)濟比較。

普通抓斗式成槽地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁止水圍護由于高壓線下安全凈空要求不滿足而不適用;沖擊鉆成槽地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁+旋噴樁止水由于基坑過深，施工成型效果差而不適用，鉆孔灌注樁+旋噴樁止水圍護在類似地層的地鐵深基坑中有滲漏水案例[3];鉆孔灌注樁+MJS止水造價偏高;鉆孔咬合樁雖然造價較低，但對于軟土地區(qū)的地下三層車站，鉆孔深度達到50 m的基坑，蘇州市尚無工程經(jīng)驗。相比較而言，低凈空成槽地下連續(xù)墻雖然造價稍高，但能確保地下三層車站深基坑圍護效果和滿足凈空要求，且220 kV高壓線影響范圍外基坑圍護均采用地下連續(xù)墻，可避免采用不同工法的接縫問題，降低工程復(fù)雜程度。

綜上所述，220 kV高壓線下車站深基坑圍護方案采用低凈空成槽地下連續(xù)墻適用、安全、可靠，經(jīng)濟合理。

4 施工措施

由于吊裝凈空限值，鋼筋籠需要分為8節(jié)吊裝，相對于整體吊裝，槽壁暴露時間長，且地下連續(xù)墻穿越④2粉土夾粉砂層、⑦2粉土夾粉砂層，極易形成塌孔、縮孔。同時避免施工過程中機械設(shè)備觸及高壓線網(wǎng)安全紅線，需從以下幾點加強措施：

（1）為防止重復(fù)使用導(dǎo)致泥漿質(zhì)量降低，每幅槽段均采用新漿，二次清孔時同樣用新漿進行清孔。并在泥漿中適當(dāng)加大重晶石粉用量以提高泥漿比重;加大CMC用量以提高泥漿黏度，增大槽內(nèi)泥漿壓力和形成泥皮的能力，從而達到更好的護壁和防坍效果。

（2）嚴(yán)格控制泥漿液位，保證泥漿液面比地下水位高0.5 m，并不低于導(dǎo)墻頂面以下0.3 m。施工中時刻注意泥漿液位，防止泥漿漏失并及時補漿[2]。

（3）施工過程中嚴(yán)格控制地面的重載，避免因附近施工荷載作用而造成土壁塌方。

（4）加強工序間的銜接，盡量縮短槽壁的暴露時間。鋼筋籠每次對接時必須在一個小時內(nèi)完成，在下放鋼筋籠期間槽內(nèi)泥漿要不定時進行循環(huán)，保證槽內(nèi)泥漿的質(zhì)量。

（5）應(yīng)針對高壓線的危險因素，搭設(shè)高壓防護棚，（如圖2所示），設(shè)置近電報警、防感應(yīng)電等措施，確保施工人員、設(shè)備安全。

5 結(jié)論

對于低凈空高壓線下的地鐵車站基坑工程，通過針對性的設(shè)計方案與施工措施，可保證施工過程安全，得出以下結(jié)論，可為其他類似工程提供參考。

（1）低凈空高壓線下地鐵車站基坑圍護結(jié)構(gòu)選型，應(yīng)綜合考慮基坑深度、安全凈空高度等因素，采用低凈空成槽機成槽工藝既滿足深基坑安全使用要求，也滿足凈空要求，且契合原本圍護形式，降低基坑圍護結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。

（2）現(xiàn)場施工時，應(yīng)針對槽壁暴露時間長問題，制定具體的成槽與鋼筋籠吊裝、對接方案;針對高壓線的危險因素，制定相應(yīng)的安全措施。

參考文獻

[1]薛永健，李文峰，陳鵬，等.高壓線下地鐵車站TRD工法止水帷幕施工技術(shù)應(yīng)用[J].交通建設(shè)與管理，2021（2）：110-112.

[2]王艷偉.高壓線下地下連續(xù)墻施工技術(shù)研究[J].四川水泥，2021（1）：171-172.

[3]段瑾.無錫地鐵4號線劉潭站高壓架空線下圍護方案比選與研究[J].低溫建筑技術(shù)，2019（4）：111-113.

[4]楊海鳴.沖淤沉積層地鐵車站的圍護結(jié)構(gòu)的比選[J].山西建筑，2011（23）：74-75.

[5]王衛(wèi)東，邸國恩.TRD工法等厚度水泥土攪拌墻技術(shù)與工程實踐[J].巖土工程學(xué)報，2012（34）：628-633.