鄰近地鐵大尺寸電力管溝原位保護技術(shù)研究

胡宸陽

浙江數(shù)智交院科技股份有限公司 浙江 杭州 310012

引言

隨著我國城市化建設(shè)快速發(fā)展，地鐵等地下工程大量出現(xiàn)。然而在城市中開挖基坑不可避免會遇到各種管線設(shè)施。一般在基坑開挖前對范圍內(nèi)管線進行遷改，但是一些特別重要的大型管線、軍用管線等需要進行層層審批，往往需要很長的周期和較高的費用。有時候選擇采用原位保護可以有效減少工期和降低費用[1-2]。但是原位保護對管線變形控制等有較高的要求，需要引起重視和進行深入研究。

本文以某地鐵和商業(yè)地塊地下聯(lián)通道工程實例為背景，對鄰近地鐵基坑建設(shè)過程中大尺寸電力管溝原位保護技術(shù)進行研究，可以為今后同類工程提供參考。

1 工程背景

工程實例為某地鐵車站和商業(yè)地塊地下聯(lián)通道工程。通道東側(cè)連接地鐵車站出入口，西側(cè)連接地塊商業(yè)體地下室。周邊規(guī)劃以商業(yè)用地、公共設(shè)施用地為主。

商業(yè)地塊主要包括住宅、酒店辦公和商業(yè)建筑，最高38F，截至目前已交付使用。地塊圍護結(jié)構(gòu)采用直徑800間距1000鉆孔灌注樁+直徑850間距600攪拌樁止水+內(nèi)支撐。

車站出入口為L型，總長約50m，結(jié)構(gòu)外輪廓寬7.3m，基坑開挖深度約9.6m，局部深坑12.6m。出入口基坑圍護結(jié)構(gòu)采用直徑850間距600SMW工法樁+內(nèi)支撐。

地下聯(lián)通道為地下一層單跨箱形結(jié)構(gòu)，通道基坑長7.21m、寬11.66m、深約11m，采用明挖順做法施工。通道圍護結(jié)構(gòu)采用直徑850間距600SMW工法樁+型鋼密插+內(nèi)支撐形式。

本標(biāo)段場地位于浙北平原區(qū)，擬建場地地貌屬于沖湖積平原區(qū)，平原區(qū)形成于全新世中晚期，由河湖水緩流沉積的物質(zhì)堆積而成，主要由粉土、黏性土組成。地形平坦而開闊，水系呈疏齒狀，多有河、塘分布?；娱_挖范圍內(nèi)有雜填土、砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土與粉土等。基坑底部位于砂質(zhì)粉土。圍護底部位于淤泥質(zhì)粉土夾粉砂粉質(zhì)黏土。

現(xiàn)狀電力管溝橫穿通道上方，電纜溝尺寸為1.5×1.2m，底部埋深約2.2m。根據(jù)現(xiàn)場場地條件、工期、造價等因素，對該管線采取原位保護。

圖1 基坑平面圖

2 實施方案

地下聯(lián)通道工籌關(guān)系為商業(yè)地塊已交付使用，地鐵先開通運營，后進行通道施工。

由于電力管溝尺寸較大且近鄰運營地鐵車站，需要謹(jǐn)慎研究實施方案并嚴(yán)格按照要求施工，既要保證基坑開挖安全穩(wěn)定，又要保證管溝的變形和結(jié)構(gòu)安全滿足要求。

基坑開挖范圍內(nèi)存在強透水層粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土與粉土，必須保證止水帷幕的止水效果。一旦發(fā)生滲漏可能會危及基坑、電力管溝以及地鐵的安全，后果嚴(yán)重。

地下聯(lián)通道基坑靠近商業(yè)地塊和地鐵兩側(cè)利用既有圍護結(jié)構(gòu)，另外兩側(cè)采用直徑850間距600SMW工法樁+型鋼密插，靠近地塊側(cè)設(shè)置一根800mm直徑鉆孔灌注樁。基坑外側(cè)采用直徑800間距500高壓旋噴樁加強止水，坑內(nèi)采用直徑850間距600 三軸水泥土攪拌樁加固?；釉O(shè)置兩道內(nèi)支撐，第一道采用600×800mm鋼筋砼支撐，第二道采用直徑609×16mm鋼支撐。在靠近地塊處，設(shè)置C20素砼封堵，標(biāo)高為冠梁底至坑底。電力管溝范圍無法施工圍護樁，采用直徑2400mm大直徑MJS進行整圓加強。

地下聯(lián)通道基坑內(nèi)采用直徑850間距600三軸攪拌樁加固?？油怅柦遣捎秒p重管旋噴樁樁加固，深度范圍為地面以下2m至坑底以下3m?；觾?nèi)降水井采用管井2口，井深為深入坑底以下5m，開挖前需進行降水試驗?？油獠贾脩?yīng)急降水井，正常工況下坑外不進行降水。

基坑開挖時，在電力管溝兩側(cè)的工法樁之間焊接20mm厚Q235鋼板，每塊寬度1m，在分層開挖過程中連續(xù)設(shè)置直至坑底。鋼板與工字鋼翼緣三面圍焊，焊縫高度12mm，焊縫長度=350×2+1000mm。鋼板表面噴15cmC20噴射混凝土，與工法樁形成剛性整體，保證基坑整體穩(wěn)定。

具體施工步驟如下：

第一步：先施工通道基坑圍護、MJS加固、工程樁、攪拌樁加固、旋噴樁接縫、降水井等。第二步：施工冠梁（與地鐵及地塊冠梁或圍護有效連接）、第一道支撐和連梁、防撞墻，連梁與管溝之間空隙采用砂漿填實。達到設(shè)計強度后，按需降水，分步開挖，隨挖隨架設(shè)第二道鋼支撐。第三步：施工墊層及底板。第四步：待底板達到設(shè)計強度后，拆除第二道支撐。然后施工頂板及側(cè)墻（需同步施工傳力帶）。第五步：待頂板及側(cè)墻達到設(shè)計強度后。拆除第一道混凝土支撐，然后割除通道范圍內(nèi)地鐵出入口工法樁圍護，再鑿除地鐵出入口側(cè)墻。然后結(jié)構(gòu)與地鐵出入口聯(lián)通。割除期間降水井需繼續(xù)降水。第六步：電力管溝下方采用磚塊進行支撐。然后拆除地塊樁基以及肥槽內(nèi)的填土及傳力帶、拆除第一道混凝土支撐，割除期間降水井需繼續(xù)降水。然后連接底板與頂板，鑿除地塊結(jié)構(gòu)墻。第七步：待接口處達到設(shè)計強度后，施工頂板防水層。隨后回填土至地面。

由于基坑鄰近地鐵，施工中須特別注意：

注意動態(tài)化施工，根據(jù)前序施工期基坑變形優(yōu)化后續(xù)工況施工參數(shù)和施工順序，減少對地鐵設(shè)施的影響。

需制定完善的應(yīng)急預(yù)案，人力、物力、財力等需配備到位，責(zé)任落實到人，協(xié)調(diào)好個方面的力量保證基坑施工期間地鐵設(shè)施的安全。

考慮到施工中的風(fēng)險因素，施工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求工序進行，基坑開挖遵循“分層、分塊、對稱”的原則，每層土開挖深度控制在1m。

通道與地鐵出入口中間既有的混凝土墻、支撐冠梁等混凝土構(gòu)件拆除應(yīng)編制專項拆除方案。支撐拆除需采用靜力切割方式，避免鑿除引起的振動對地鐵盾構(gòu)隧道的影響。

工法樁中H型鋼不再進行拔除。

旁側(cè)基坑開挖需實施時空效應(yīng)控制，應(yīng)滿足《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1139-2017）4.2.4 節(jié)規(guī)范要求[3]。通道冠梁與地鐵出入口冠梁應(yīng)有效連接。先鑿除出入口一部分冠梁，漏出鋼筋，將通道冠梁鋼筋與出入口冠梁鋼筋有效焊接，再重新澆筑混凝土。

通道施工時，應(yīng)先封閉底板再施作集水坑部分。

圖2 工法樁連接節(jié)點圖

3 效果及評價

地下聯(lián)通道施工完成后，電力管溝以及近鄰地鐵至今未發(fā)生異常情況。監(jiān)測結(jié)果表明電力管溝、通道基坑以及地鐵變形都在允許范圍之內(nèi)。通過對電力管溝采取原位保護方案，極大地縮減了工期并降低了管線遷改相關(guān)措施費用，取得了良好的效果。

本文以該地鐵和商業(yè)地下聯(lián)通道工程實例為背景，對近鄰地鐵基坑建設(shè)過程中大尺寸電力管溝原位保護技術(shù)進行研究分析和提出方案，為今后同類工程提供參考。