城市軌道交通電纜線路隧道施工技術(shù)研究與應(yīng)用

趙根鍵

(中國能源建設(shè)集團安徽電力建設(shè)第一工程有限公司 安徽合肥 230088)

近年來，隨著我國城市規(guī)模成倍擴大，基礎(chǔ)設(shè)施落后問題顯現(xiàn)，城市交通運輸矛盾日益突出。城市軌道交通以其安全、準時、快速的優(yōu)點，在拓寬城市空間、打造城市快速立體交通網(wǎng)絡(luò)和改善城市交通環(huán)境方面發(fā)揮越來越大的作用。全國各大城市根據(jù)城市可持續(xù)發(fā)展和城市交通健康發(fā)展的需要，都在積極規(guī)劃建設(shè)城市軌道交通項目，城市軌道交通輸變電線路秉承地鐵施工特點，盡可能少地占用地上空間，減輕對城市發(fā)展的影響，這就使得地下電纜隧道這樣一種省空間，安全性能較好的電纜敷設(shè)方式被廣泛使用，但不斷地向地下更深處施工對電纜隧道施工開挖前支護提出更高的要求。

針對以上問題，該方案取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益，具有較好的推廣應(yīng)用價值[1-4]。

1 應(yīng)用實例

軌道交通1號線35 kV電纜隧道共有2條，廬州大道主變電所至廬州大道地鐵站，電纜隧道長度280 m。隧道自2015 年09 月28 日動工，2016 年5 月13 日送電成功；勝利路變電站至勝利路地鐵站，電纜隧道長度530 m，項目自2014 年12 月12 日動工，2016 年7 月13日送電成功。隧道采用鋼板樁和灌注樁相結(jié)合的支護方式，確保了結(jié)構(gòu)安全、順利地完成。施工質(zhì)量受到業(yè)主單位的好評，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

此外，該技術(shù)還在合肥軌道交通2 號線主變電所110 kV系統(tǒng)集成35 kV電纜隧道工程中得到應(yīng)用。

2 技術(shù)特點

（1）采用圍護結(jié)構(gòu)鋼板樁結(jié)合灌注樁施工一體化基坑支護技術(shù)，將圍護樁用打樁機打（壓）入地基，使其相互連接構(gòu)成整體，降低施工成本，減少環(huán)境破壞，提高施工效率。（2）采用分散應(yīng)力強支護，通過上下兩道鋼支撐，同時采用工字鋼并加焊通長鋼板及綴板和肋板使之聯(lián)結(jié)成為一個受力整體，避免單支撐的應(yīng)力集中，提高支護體系的安全穩(wěn)定性。（3）運用CAD進行事先策劃對鋼板樁施工位置進行事先排版預(yù)留施工縫，施工前確定尺寸控制點和施工工序，并嚴格按照施工工序精細化管理，有效控制施工縫偏差。（4）基于工序完全銜接的主體結(jié)構(gòu)依次施工，節(jié)能高效。（5）隧道主體結(jié)構(gòu)采用分段法施工，有效節(jié)省工期。

3 工藝原理

該技術(shù)適用于施工空間受限，土層穩(wěn)定性差的城市電纜隧道施工。采用鋼板樁和灌注樁作為圍護樁結(jié)構(gòu)，鋼板樁通過水平支撐及支護結(jié)構(gòu)錨入土體所產(chǎn)生的抗傾覆力，平衡邊坡側(cè)壓力，保證基坑邊坡的穩(wěn)定；在相鄰建筑物或開挖深度較大的基坑打設(shè)灌注排樁，樁頂設(shè)鋼筋混凝土冠梁，將單根灌注樁形成整體，冠梁之間按照一定間距設(shè)置水平鋼支撐，利用鋼筋混凝土灌注樁自身剛性及鋼支撐對撐力，平衡坑壁側(cè)壓力，保證邊坡穩(wěn)定。支護結(jié)構(gòu)施工完成后，隧道主體結(jié)構(gòu)施工采用分段法，較大程度上提高了施工效率。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

測量放線→圍護樁（灌注樁、鋼板樁）施工→第一層（第二層）鋼支撐安裝→基坑上（下）層土方開挖→底板結(jié)構(gòu)施工→鋼支撐拆除→施工縫處理→側(cè)墻及頂板主體結(jié)構(gòu)→側(cè)墻土方回填→上道支撐拆除→頂板土回填。

4.2 操作要點

4.2.1 測量放線

（1）在整平的工作面上測放出控制樁。依據(jù)設(shè)計勘察提供的場地內(nèi)控制坐標和標高位置，測放坐標、高程控制樁。（2）依照施工圖要求，測放出基坑圍護樁中心線、排水溝等位置。根據(jù)現(xiàn)場的3個基準控制樁，采用經(jīng)緯儀、全站儀、水準儀等在現(xiàn)場周邊測放出基坑圍護樁的臨時控制樁。（3）根據(jù)施工需要設(shè)置臨時控制樁。

4.2.2 圍護樁施工

綜合工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件以及經(jīng)濟性等方面，結(jié)合開挖放坡困難等因素，基坑支護的型式采用以下兩種方式。一是鋼板樁支護：根據(jù)設(shè)計圖紙，基坑開挖深度小于或等于6.0 m時，且周邊無建筑物及距道路較遠的施工面，采用拉森IV 型鋼板樁+兩道鋼支撐支護，具體見圖1。二是鉆孔灌注樁支護：當(dāng)基坑深度大于6.0 m時，或周邊存在建筑物、或距離道路較近時，采用直徑為0.6 m的鉆孔灌注樁+兩道鋼支撐支護。根據(jù)基坑開挖深度，相應(yīng)延長支護樁長度，保證樁體錨入基底深度不小于2.0 m，具體見圖2。

圖1 鋼板樁支護

圖2 灌注樁支護

（1）鋼板樁施工。

①檢驗與矯正鋼板樁。對進場的鋼板樁進行外觀檢查和材質(zhì)檢驗。鋼板樁外觀檢查包括：表面缺陷、長度、寬度、高度、厚度、端頭矩形比、平直度和鎖口形狀等內(nèi)容，對不符合形狀要求的鋼板樁進行矯正，以減小打樁難度和樁位偏差。鋼板樁矯正包括表面缺陷修補，端部平面矯正，樁體撓曲與扭曲矯正，樁體局部變形矯正和鎖口變形矯正等。

②打設(shè)鋼板樁。采用自行振動式鋼板樁專用機械插打，對于土質(zhì)較硬區(qū)域，采取先引孔后打鋼板樁的辦法。打設(shè)樁前，測量定位放線，樁按線插入就位。打樁時，開始打設(shè)的第一、二塊鋼板樁的打入位置和方向要控制精度，每打入1 m 測量一次。打設(shè)的允許誤差為：樁頂標高偏差±100 mm，鋼板樁軸線偏差±100 mm，鋼板樁垂直度偏差為1%；及時監(jiān)測上述偏差是否在允許范圍內(nèi)，超出時及時糾正。

（2）鉆孔灌注樁施工。

鉆機就位后，采用跳樁施工，在混凝土澆筑后3天內(nèi)，禁止在3倍樁徑范圍內(nèi)開鉆。在鉆孔過程中監(jiān)控中心位置偏差、鉆孔深度、轉(zhuǎn)桿垂直度及油壓變化（對應(yīng)于巖石強度）等，遇到地下障礙物或塌孔、地下水等狀況時，停止鉆孔并及時提升鉆桿，檢查處理后，方可繼續(xù)作業(yè)。鉆孔完成、清孔結(jié)束后，及時放入鋼筋籠、澆筑混凝土。清孔方式采用平底雙開門式清孔鉆頭進行清孔。

4.2.3 鋼支撐安裝

按照圖紙要求，根據(jù)土方開挖深度，及時采用ф609×16/12鋼管鋼支撐完成2道架設(shè)。

鋼板樁：縱向分段開挖基坑，當(dāng)開挖深度至第一道鋼支撐的設(shè)計標高下0.5 m 處時，安裝第一道鋼支撐；當(dāng)開挖基坑深度至第二道鋼支撐的設(shè)計標高下0.5 m處時，安裝第二道鋼支撐，具體見圖3。

圖3 鋼板樁兩道支撐

第一道鋼支撐架設(shè)直接安放在第一道腰梁梁上，第二道鋼支撐架設(shè)安放在鋼圍檁上。

鋼圍檁采用20 mmQ235鋼板與普通雙拼工45b型鋼焊接，工字鋼采用加焊通長鋼板及綴板和肋板，使之聯(lián)接成為一個受力整體。鋼圍檁用固定在圍護樁上的角鋼支架做支撐；鋼圍檁、鋼支撐架設(shè)用人工配合起吊設(shè)備進行安放；鋼支撐架設(shè)預(yù)加軸力采用液壓千斤頂；支撐采用基坑外拼裝，起吊設(shè)備起吊整根安裝。

灌注樁：待灌注樁及冠梁混凝土強度達到設(shè)計強度的100%后，縱向分段開挖基坑至冠梁底標高下0.5 m處時，安裝第一道鋼支撐?？v向分段開挖基坑至第二道鋼支撐設(shè)計標高下0.5 m處時，安裝第二道鋼支撐，具體見圖4。

圖4 灌注樁兩道支撐

第一道鋼支撐直接支撐在冠梁上，第二道鋼支撐在鋼圍檁位置。

4.2.4 土方開挖（1）基坑監(jiān)測。

根據(jù)設(shè)計圖紙和規(guī)范要求，土方開挖前對基坑支護體系變形、周邊建（構(gòu)）筑物、重要管線的變形觀測和基坑頂部沉降、位移、地下水位等項目合理布置監(jiān)測點，實時監(jiān)測了解基坑的穩(wěn)定狀況。

第一，地表沉降觀測監(jiān)測。在基坑外已硬化的地面埋設(shè)地表沉降點。用沖擊鉆或螺旋鉆機在地面鉆孔直徑為100～200 mm，深度到破穿硬化混凝土為止。然后打入長1 000～1 500 mm，直徑16 mm螺紋圓頭鋼筋，四周用標準砂填實。在遠離施工影響范圍以外位置布置3 個以上穩(wěn)固高程基準點，地表沉降以上述穩(wěn)固高程基準點作為起算點，組成水準網(wǎng)進行聯(lián)測。

第二，鋼支撐軸力監(jiān)測。鋼支撐架設(shè)時把安裝架垂直焊接在支撐固定端上，焊接時保證安裝架的中心與支撐的中心在一條直線上，然后把軸力計平穩(wěn)安放在安裝架內(nèi)。采用軸力計來測試支撐的軸向壓力。

第三，水位監(jiān)測?；油馑豢撞荚O(shè)時，利用鉆機鉆到設(shè)計要求深度后，在孔內(nèi)埋入濾水塑料套管，管徑50 mm。采用水位計直接讀取水面到管口的深度，用管口的高程減去水面深度確定水位高程，從而對地下水位實施監(jiān)測。

（2）基坑土方開挖。

基坑開挖遵循“自上而下，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。鉆孔灌注樁、鋼板樁和鋼支撐構(gòu)成的圍護結(jié)構(gòu)，在每層土方開挖完成、架設(shè)鋼支撐后，才能進行下層土方的挖掘施工。土方開挖過程中，加強監(jiān)控量測的統(tǒng)計分析，實時監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)的變形位移及土體的不均勻沉降。

4.2.5 底板結(jié)構(gòu)施工

隧道結(jié)構(gòu)采用分段法施工，以合肥軌道交通2 號線110 kV 主變電所系統(tǒng)集成的35 kV 電纜隧道為例，隧道全長1.65 km，電纜隧道結(jié)構(gòu)位置，處在市政道路邊的綠化帶中，周圍構(gòu)筑物密集、地下管線較為復(fù)雜。根據(jù)現(xiàn)場施工條件劃分17個工作段，具體情況見表1。鋼板樁段和灌注樁連續(xù)施工，鋼板樁段支護施工完成后土方開挖結(jié)構(gòu)施工，待灌注樁段達到強度后進行灌注樁段結(jié)構(gòu)施工。

表1 現(xiàn)場施工區(qū)段劃分表

（1）鋼筋工程。綁扎接頭的搭接長度、接頭方式及接頭位置應(yīng)符合設(shè)計和規(guī)程要求。

（2）模板及其支架的安裝必須嚴格安裝施工技術(shù)方案進行，模板接縫處不應(yīng)漏漿。

（3）防水混凝土宜采用預(yù)拌商品混凝土，入泵塌落度控制在120～160 mm；混凝土應(yīng)該連續(xù)澆筑，宜少留施工縫。

4.2.6 鋼支撐拆除

鋼支撐拆除先釋放支撐應(yīng)力，松開活絡(luò)端逐根拆除。支撐釋放應(yīng)力采用將2 臺30 t 液壓千斤頂放入活絡(luò)端頭，并保證千斤頂頂力一致，2臺千斤頂制作專用托架固定成一整體，接通油管后即可開泵施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力施加到位后，及時將活絡(luò)端中的鋼楔塊取出，拆除連接后慢慢放下。

鋼板樁鋼支撐：按照設(shè)計圖紙要求，在底板和側(cè)墻砼達到設(shè)計強度100%后，可拆除第二道支撐，在隧道主體結(jié)構(gòu)混凝土強度達到設(shè)計強度100%后，可拆除第一道支撐。鋼支撐拆除后拔出鋼板樁，鋼板樁拔出前，要仔細觀察周圍環(huán)境，采取相應(yīng)措施，減少對周圍環(huán)境的破壞。拔樁的順序一般與打設(shè)樁順序相反。樁體拔出后，樁孔用級配砂石及時回填。拔除鋼板樁采用振動錘和起重機共同拔除。灌注樁支撐：與鋼板樁鋼支撐拆除一致。

4.2.7 施工縫處理

墻體水平施工縫不應(yīng)留在剪力最大處或底板與側(cè)墻的交接處，留在高出底板表面不小于300 mm的墻體上；水平施工縫澆筑混凝土前，將其表面浮漿和雜物清除，然后鋪設(shè)凈漿或涂刷混凝土界面處理劑、水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料等材料，再鋪30～50 mm厚的1∶1水泥砂漿，并及時澆筑混凝土，具體見圖5。

圖5 側(cè)墻水平施工縫

4.2.8 側(cè)墻及頂板結(jié)構(gòu)施工

側(cè)墻及頂板防水混凝土通過調(diào)整配合比或摻加外加劑、摻合料等措施配制而成，其抗?jié)B等級不得小于P6，具體見圖6。結(jié)構(gòu)防水采用混凝土結(jié)構(gòu)自防水與防水卷材相結(jié)合的方式。頂板及墻板變形縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶，30 mm厚聚乙烯低發(fā)泡填縫，30×30雙組份聚硫密封膠嵌縫。

圖6 主體結(jié)構(gòu)混凝土施工

4.2.9 側(cè)方及頂板土方回填

回填土按照設(shè)計要求分層回填夯實。填土夯實過程中，填料應(yīng)分層填筑、分層夯實，每層壓實遍數(shù)為3～4次。

5 質(zhì)量控制

5.1 質(zhì)量控制要點

5.1.1 鋼板樁質(zhì)量控制要點

主控項目須檢查鋼板樁質(zhì)量、軸線位移等，一般項目須檢查樁垂直度、樁身彎曲度、齒槽平直度及光滑度等，具體檢查內(nèi)定和質(zhì)量標準要求見表2。

表2 鋼板樁質(zhì)量控制要點表

5.1.2 灌注樁質(zhì)量控制要點

主控項目須檢查混凝土強度、混凝土灌注程序等，一般項目須檢查樁徑偏差、混凝土坍落度等，具體檢查內(nèi)定和質(zhì)量標準要求見表3。

5.1.3 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制要點

須檢查軸線位移墻、柱、梁，垂直度全高（H）、截面尺寸偏差等，具體檢查內(nèi)定和質(zhì)量標準要求見表4。

表4 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制要點表

5.2 質(zhì)量保證措施

（1）混凝土灌注樁施工質(zhì)量應(yīng)滿足《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》，樁基施工完成后應(yīng)由具備資質(zhì)的實驗單位采用低應(yīng)變法、慢速維持荷載法對樁身完整性、承載力進行抽樣檢測。同類型樁抽檢數(shù)量低應(yīng)變法為30%且不少于20根。

（2）對于支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼板樁變形、圍檁彎曲及扭轉(zhuǎn)、內(nèi)撐彎曲等情況，處理措施具體如下。

①鋼板樁變形?？赡苡捎诨觽?cè)荷載集中或超限、內(nèi)支撐未頂緊鋼板樁等原因引起，應(yīng)采取的措施包括運出基坑邊堆放的材料、設(shè)備，挖除基坑外的頂部0.5～1 m的土方減小荷載，在圍檁與板樁的間隙打入木楔或鋼楔。

②圍檁變形?？赡苡捎诨觽?cè)荷載集中或超限、內(nèi)撐未頂緊圍檁、坑壁土壓力增大、牛腿脫落等原因引起。對于坑壁荷載引起的變形，采用卸載的辦法處理，對于內(nèi)撐失穩(wěn)原因引起的變形，則應(yīng)增加內(nèi)撐或撤換內(nèi)撐，撤換內(nèi)撐應(yīng)先換后撤。

③內(nèi)撐彎曲?？赡苡捎诳颖谕翂毫υ龃蟆?nèi)撐安裝不穩(wěn)固、焊接質(zhì)量問題等引起。此時應(yīng)先對坑壁卸載，再撤換內(nèi)撐[5-10]。

6 結(jié)語

合肥軌道交通2 號線110 kV 主變電所系統(tǒng)集成35 kV 電纜隧道工程是目前安徽省內(nèi)最長的城市軌道交通輸變電電纜隧道，隧道全長1.65 km。項目自2016年8月8日動工，2017年5月31日送電成功。隧道采用鋼板樁和灌注樁相結(jié)合的支護方式，分段進行結(jié)構(gòu)施工，確保了結(jié)構(gòu)安全、順利地完成。為軌道2號線的運行奠定了基礎(chǔ)。施工質(zhì)量受到了業(yè)主單位的好評，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。