淺埋偏壓緊鄰次高壓燃氣管線地鐵車站出入口施工技術(shù)與風(fēng)險分析

王正才，鄭志新，張進

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071）

1 工程概況

軌道交通某明挖車站位于規(guī)劃三縱線城市快速路以下，呈南北向布置，該車站總長170.7 m，結(jié)構(gòu)形式為地下1 層、局部兩層的箱型框架結(jié)構(gòu)，側(cè)式站臺布置。車站共設(shè)置4 個出入口，6 個風(fēng)亭。本案例分析的3 號出入口與車站平面位置關(guān)系如圖1 所示。

3 號出入口與車站站廳層相接，結(jié)構(gòu)總長76.67 m，其中，明挖段長21.05 m，暗挖55.62 m，為變截面多段結(jié)構(gòu)形式，明挖部分為矩形框架結(jié)構(gòu)，暗挖為直墻拱形結(jié)構(gòu)，維護結(jié)構(gòu)采用板肋式錨桿擋墻。

3 號出入口東側(cè)正上方有1 條長25 m，高8 m 的條石砌筑高填方擋墻，墻壁垂直狀，與出入口基坑側(cè)墻最小凈距1.52 m，擋墻坡頂為場內(nèi)臨時便道?；游鱾?cè)緊鄰城市次高壓燃氣管線，燃氣管敷設(shè)于蓋板箱涵內(nèi)，平均埋深1.5 m，與基坑邊最小凈距為3.82 m，明暗交界處正上方覆土僅3.5 m，為典型的“左擁右抱”高風(fēng)險、淺埋偏壓工程，如圖2 所示。

圖1 3 號出入口與車站平面位置圖

圖2 3 號出入口平面圖

2 總體施工部署

該出入口暗挖部分下穿燃氣管線，明挖基坑四周又緊鄰以上高風(fēng)險環(huán)境，所以，基坑開挖前必須按照“先支護、后開挖”的原則進行，首先，要對條石擋墻進行預(yù)加固（支護），接著對燃氣箱涵靠近基坑一側(cè)進行地表注漿加固，待逐級分層開挖后，要及時進行兩側(cè)圍護結(jié)構(gòu)施工，尤其是靠近燃氣管道一側(cè)，防止坑邊出現(xiàn)坍塌失穩(wěn)。暗挖進洞前，要采用中管棚等超前支護手段對洞口前方巖體進行預(yù)支護，暗挖隧道已經(jīng)不能采用傳統(tǒng)鉆爆法，必須進行合理的施工機械設(shè)備組合配置選型。因車站內(nèi)部站臺板等站內(nèi)結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完，也不可能采用大型機械設(shè)備從車站內(nèi)部接口處自下而上順坡開挖，只能從上口往車站內(nèi)部反坡向進行挖掘，這就大大增加了施工的難度和風(fēng)險。

通過對該出入口周邊環(huán)境安全風(fēng)險的分析與評估，項目制訂了可行的專項施工方案，并積極同業(yè)主單位、燃氣產(chǎn)權(quán)單位溝通協(xié)調(diào)，組織專家對方案進行論證，按專家和產(chǎn)權(quán)單位的意見和建議完善方案后組織實施。施工前，必須取得燃氣公司同意暫停供氣的相關(guān)手續(xù)，并把管段內(nèi)燃氣排空才能組織施工。施工過程嚴格按照專項方案的技術(shù)措施和要求進行。另外，加強對基坑四周及暗挖拱頂下沉等關(guān)鍵部位進行監(jiān)控測量，以科學(xué)真實的數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，確保安全順利地完成既定施工計劃。

3 基坑周邊預(yù)加固（支護）

3.1 條石擋墻預(yù)加固

3.1.1 加固方案

明挖基坑開挖前，按專項方案做好“三級安全技術(shù)交底”，嚴格按照方案對影響基坑開挖范圍長21.15 m、高8 m 范圍的石砌擋墻進行加固。采用2 根φ25 mm 鋼筋錨桿+I16 工字鋼組成十字交叉節(jié)點的錨固形式（見圖3），每個錨固節(jié)點由2 根φ25 mm 錨桿對十字交叉工字鋼進行環(huán)抱并焊接鎖緊。作業(yè)腳手架按跨距1.5 m，步距1.8 m，橫距0.9 m 搭設(shè)，其他支架搭設(shè)要求參照相關(guān)現(xiàn)行國家標(biāo)準規(guī)范的條文要求執(zhí)行，卸料通過架設(shè)在擋墻上方臨時便道的25 t 汽車吊進行垂直運輸。

圖3 鎖固節(jié)點大樣圖

3.1.2 工藝流程

施工順序：基礎(chǔ)清表→澆筑條形基礎(chǔ)→搭設(shè)腳手架→鉆孔→安裝錨桿→水平工字鋼安裝→臨時焊接固定→安裝豎向工字鋼→工字鋼與錨桿焊接鎖緊→注漿。

3.1.3 擋墻預(yù)加固施工

采用φ42 mm 鉆桿的潛孔鉆機鉆孔。施工前，要對孔位進行測量并做出標(biāo)記，鉆機就位后調(diào)整好與水平面的角度，以水平向下10°~15°施鉆，鉆孔深度需深入穩(wěn)定基巖不小于4 m，每對錨孔橫、豎向間距為1.5 m，打設(shè)過程中需加強現(xiàn)場巡查和監(jiān)測，如有異常及時采取相應(yīng)措施。以實際孔深進行錨桿下料，先裝設(shè)1 根φ25 mm 錨桿與橫向工字鋼固定牢固，再安裝豎向工字鋼，注意工字鋼安裝過程中要對局部進行連墻拉結(jié)，待與錨桿環(huán)抱焊接牢固后方可拆除臨時拉結(jié)，工字鋼橫豎間距按1.5 m 控制，焊接完成后及時注漿，采用M30 水泥砂漿進行灌注，注漿過程中要觀察漿液是否飽滿，必要時進行二次補漿。豎向工字鋼根部需落在墻腳硬土基上并楔緊。

3.2 燃氣管線保護

3.2.1 燃氣箱涵注漿加固

首先，根據(jù)產(chǎn)權(quán)公司提供的技術(shù)圖紙資料，用探測儀配合人工挖探坑方法準確標(biāo)出燃氣管涵走向，再對影響施工范圍的管涵一側(cè)地表進行注漿加固，使管道周邊土體固結(jié)，確保開挖過程中管道箱涵不至于因地質(zhì)擾動而造成地表沉降。基坑開挖必須分層分階段進行，采用明挖順作法施工圍護結(jié)構(gòu)，從基坑西側(cè)墻往燃氣箱涵底以一定外插角向下打設(shè)錨桿，注漿后綁扎肋柱及面板鋼筋，澆筑錨桿板肋式擋墻。

3.2.2 工藝流程

施工順序：擬注漿區(qū)域清表→測量放線→挖探坑暴露管涵走向→鉆孔→安裝小導(dǎo)管→注漿→基坑側(cè)墻開挖→施作肋柱錨桿并注漿→綁扎擋墻鋼筋→澆筑混凝土。

3.2.3 施工工藝技術(shù)

根據(jù)產(chǎn)權(quán)單位提供的資料可知，圖2 中燃氣管線A4 坐標(biāo)點的管涵埋深為1.5 m。地表至明暗交界處基坑深相對高差為7.6 m。因基坑為斜通道向下，固實際鉆孔注漿深度可按2~7 m進行考慮。沿基坑邊與管線箱涵中間布置2 排，橫、豎向間距為1.5 m 的梅花形注漿孔，采用水灰比為1.5∶1 的水泥漿，確保漿液能夠充分滲入土體。開挖至設(shè)計標(biāo)高后，施工圍護結(jié)構(gòu)，先按測量放樣標(biāo)記的點位沿基坑側(cè)壁向箱涵底以15°外插角打入錨桿，錨桿橫向間距為2.5 m，豎向間距1.5 m，順肋柱位置從上往下鉆孔，孔深分別按6～12 m 呈梅花形布置，成孔后每孔安裝3 根φ32 mm 錨桿并注漿。

4 暗挖進洞施工

4.1 管棚超前支護

根據(jù)地勘資料和開挖斷面地質(zhì)顯示，洞口圍巖呈水平分層狀、較破碎、節(jié)理較發(fā)育，無明顯滲水，洞頂覆蓋層僅3.5 m，采用φ76 mm×3.5 mm 管棚輔助工法進行超前支護。沿著拱圈設(shè)計輪廓線按50 cm 孔距以1°~3°外插角鉆孔，安裝20 根9 m長鋼管并注漿，利用管棚與圍巖形成的梁拱效應(yīng)和加固效應(yīng)，使破碎圍巖膠結(jié)固化構(gòu)成殼狀結(jié)構(gòu)，提高了圍巖的自承能力，可有效抑制圍巖松動和防止垮塌。

4.2 隧道開挖方式經(jīng)濟比選

方案一：人工水鉆+卷揚機提升出渣法。這是重慶市場目前普遍存在的一種工法，雖然水鉆開挖最為安全可靠，但成本太高且效率低，工期太長，一旦進入雨季，會給基坑帶來倒灌的防汛風(fēng)險。另外，安裝礦山用卷揚機設(shè)備，需單獨制訂方案，安裝和驗收周期長。根據(jù)經(jīng)驗，這種開挖方式每天能達0.6 m 的循環(huán)進尺，開挖時間需要3 個月，施工效率較低，所以，此方案不可行。

方案二：機械開挖法。擬采用一種帶圓盤鋸的切割設(shè)備配合帶液壓破碎錘的挖機進行施工，先由圓盤鋸對圍巖進行豎向分塊切割，再由破碎挖機剔打，這樣就大大提高了掘進效率。圓盤切割機上下坑洞和渣土吊裝均由設(shè)在上口平臺的500 kN（50 t）吊車進行垂直吊裝。隨著斜通道的不斷加深，采用一臺小型挖機配合大挖機進行接力翻渣，就能有效解決斜通道渣土的轉(zhuǎn)運問題，這種方式每天能掘進約1.5 m，長56 m的斜通道只需不到40 d 就能完成，施工效率較高。

實踐證明，采用方案二進行開挖，不僅施工速度快，對圍巖和周邊環(huán)境的擾動也最小，有利于降低施工風(fēng)險和成本。

5 基坑變形與拱頂沉降監(jiān)測

施工時共采集基坑四周7 個點（SK3BP-1～SK3BP-7）和暗挖隧道3 個斷面監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示：7 個點中，3#點的累計最大水平位移值為-10 mm，1#點累計豎向位移值13 mm（此測點位于明暗交界正上方坡頂），這兩個最大值均在監(jiān)測控制值的40 mm 范圍內(nèi)。在3 個隧道斷面中，拱頂沉降累計值最大為5.5 mm，變形速率在0.2～0.4 mm/d，累計值和變形速率均滿足監(jiān)測控制值的30 mm 和3 mm/d，可以正常施工。

通過上述監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，開挖前采取合理的預(yù)加固（支護）輔助施工措施，是降低施工安全風(fēng)險的有力前提，也證明了面對復(fù)雜工況時，采取以上輔助施工手段的必要性和科學(xué)性。

6 結(jié)語

綜上所述，通過對本工程案例施工技術(shù)應(yīng)用與風(fēng)險的分析，可以得出在周邊存在復(fù)雜環(huán)境和安全風(fēng)險的情況下，如何合理組織施工及采取科學(xué)的輔助施工手段是確保工程項目安全施工的保障，是對每一位建設(shè)者經(jīng)驗與智慧的考驗。希望對本工程案例的分析總結(jié)能為類似工程提供幫助和借鑒。