復雜中心城區(qū)改造工程中的管線保護

徐永明

1. 上海建工二建集團有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術研究中心 上海 200090

在市政工程尤其是老城區(qū)改造項目施工時，常會面臨重要管線保護的難題。此類管線往往保護要求高，影響范圍大。若管線穿越待建基坑，在保護管線的前提下，要使基坑形成封閉結(jié)構(gòu)，圍護選型也是一個難題。MJS工法能有效控制地表壓力，對周邊建（構(gòu)）筑物的影響較小，可控性強，同時廢漿有序排放，排放位置選擇性多，對周邊環(huán)境污染小，易于場地管理和文明施工。其單樁截面大、成樁質(zhì)量好、強度高，適用于復雜、高難環(huán)境。因此，MJS工法樁十分適用于此類管線穿越處的基坑圍護，配合型鋼懸挑的方法能有效地進行重要管線的保護，確保工程進度[1-5]。

1 工程概況

1.1 工程簡介

背景工程位于浙江省嘉興市，西起中山西橋、東至中山東橋、橫穿嘉興市區(qū)，全程共約1.5 km，沿線相交道路共形成11個交叉口。包含3處地下人行過街設施，分別位于旭輝廣場、禾興路交叉口和瓶山公園。3個基坑總面積6 500 m2，普遍挖深8～9 m。圍護采用鉆孔灌注樁加高壓旋噴止水的形式，橫向采用1道鋼筋混凝土支撐。

1.2 管線概況

本工程基坑范圍內(nèi)均存在重要110 kV高壓線及信息管線，管線均為1 000 mm×800 mm素混凝土方包管，其中信息管線內(nèi)含國防光纜，保護等級高。管線普遍埋深為地面以下800～1 000 mm。

1.3 水文地質(zhì)情況

場地基坑開挖范圍內(nèi)，多為①2層雜填土、③淤泥質(zhì)土、④1黏土及④2粉質(zhì)黏土層。其中，底板標高位于④1黏土層。潛水屬孔隙潛水型，勘探期間在勘探孔中測得孔內(nèi)穩(wěn)定潛水位埋深一般為1.2～2.5 m。場地承壓水主要賦存于區(qū)域第一含水層組（⑦2砂質(zhì)粉土、⑨2砂質(zhì)粉土）中，由河口沖海積粉土和粉砂組成，土質(zhì)尚均勻，富水性較好。根據(jù)嘉興市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站長期監(jiān)測孔的實時監(jiān)測資料，區(qū)域第一承壓含水層組（⑦2砂質(zhì)粉土、⑨2砂質(zhì)粉土）的穩(wěn)定水頭為絕對高程－6.5 m，承壓含水層水位總體較穩(wěn)定。

1.4 工程難特點

1）工程地處老城區(qū)，社會影響大，道路施工期間交通組織難度高。施工前，需觀測各路段車流量情況，采用半幅道路翻澆的形式，保證整條道路施工期間的通車條件。

2）老城區(qū)管線交錯復雜，且過街通道基坑處管線保護要求高，施工難度大。除型鋼懸吊的保護方法外，管線處的圍護選型尤其關鍵。

2 設計方案優(yōu)化

2.1 原設計方案

原設計圍護方案擋土結(jié)構(gòu)為φ800 mm@ 1 000 mm鉆孔灌注樁，樁長25 m。止水帷幕采用2排φ800 mm@600 mm高壓旋噴樁，樁長15 m。橫向采用1道混凝土支撐，圍檁截面為1 200 mm×1 000 mm，支撐截面為800 mm×800 mm。根據(jù)原設計方案，在管線處無法定向鉆孔施工鉆孔灌注樁以及高壓旋噴樁，導致管線兩側(cè)的圍護結(jié)構(gòu)斷開無法封閉，給整個基坑帶來較大的安全隱患。同時，高壓旋噴樁施工無法較好地控制噴漿壓力，極有可能帶來地面隆起的現(xiàn)象，從而對管線帶來較大的安全風險。因此管線處基坑圍護結(jié)構(gòu)的封閉以及壓力控制是本工程項目的最大難題。

2.2 方案優(yōu)化

通過對原方案的分析以及對同類工程的研究，發(fā)現(xiàn)MJS工法樁十分適用于此類管線穿越處的基坑圍護。MJS工法樁依靠其獨有的壓力系統(tǒng)能完成大直徑成樁，從管線兩側(cè)各形成1根直徑2.4 m的MJS工法樁便可解決基坑圍護結(jié)構(gòu)無法封閉的難題，保障基坑施工過程中的安全，如圖1所示。

圖1 MJS施工剖面示意

此外，對于基坑內(nèi)的管線段采用型鋼懸吊的方法。同時對于信息管線混凝土包封管顯示出脆性的特點，微小的擾動極有可能造成管線剪切破壞，優(yōu)化方案為破除管線包封混凝土，用模板重新包裹加固，改脆性為柔性，增大管線對于有可能造成的擾動的抵抗力。而110 kV高壓管線出于破除階段的安全性考慮，不進行破除改造。

3 管線保護施工技術

3.1 MJS工法樁施工技術

現(xiàn)狀管線穿越待建基坑通道，導致此處圍護結(jié)構(gòu)無法施工，基坑無法封閉。在保證基坑圍護封閉的同時盡量減少對管線的擾動，MJS工法樁非常適用于此類情況，滿足以上要求。

以子城通道為例，通道北側(cè)位置存在36孔信息管線橫穿通道位置，管線結(jié)構(gòu)形式為1 000 mm×800 mm素混凝土方包管，管線普遍埋深為地面以下800～1 000 mm。管線與通道結(jié)構(gòu)交接位置圍護結(jié)構(gòu)采用MJS工法樁，通過在管線側(cè)邊施工2根MJS工法樁，樁徑2.4 m，從而使得基坑圍護結(jié)構(gòu)封閉，如圖2所示。

所謂激活課堂是指創(chuàng)設良好的課堂學習氛圍，讓學生自覺地投入到學習活動中去，積極主動地探索知識，使課堂充滿生機和活力。在學習中，興趣是學生主動參與學習的基礎，有著定向和動力作用。但興趣并非天生，需要教師對學生的學習情緒進行創(chuàng)造性地激發(fā)，如果能將知識創(chuàng)設在多個學習情境中，學生便會在不知不覺中，一次次入境，又一次次心動。

圖2 子城通道MJS工法樁平面布置示意

施工前先行暴露管線的平面具體位置，采用全站儀布置控制點，按技術參數(shù)進行成孔施工，確保成孔質(zhì)量在誤差允許范圍內(nèi)，后進行MJS施工。

MJS施工時，管線連接確保密封，確保設備正常運行時，將鉆孔下放至引孔設計深度，待鉆頭達到預定深度后進行校零，設定各項參數(shù)進行改良，然后進行定位噴射，施工過程中密切檢測地內(nèi)壓力。

3.2 型鋼懸吊保護施工技術

橫穿通道的管線，通過在已施工完的支撐梁上焊接工字鋼和槽鋼將管線托住架空從而進行管線保護。其中，支撐梁上每隔2.5 m設置1道14#工字鋼，管線底部鋼板及鋼板下10#槽鋼骨架均采用5#槽鋼焊接于上部14#工字鋼上，如圖3所示。

圖3 管線架空三維示意

采用型鋼懸吊保護能極大地方便后續(xù)通道施工，有效降低了施工對于管線的影響。

在正式施工前應完全暴露待保護管線，當上部混凝土支撐達到相應強度后方可焊接14#工字鋼，間距2.5 m。人工開挖管線兩側(cè)，滿足施工空間需求，管線底部插入2 000 mm×6 000 mm×10 mm鋼板整鋪，每隔2.5 m采用5#槽鋼將鋼板與上部14#工字鋼焊接。待此道工序完成后，在鋼板底部抽槽開挖，插入10#槽鋼，并采用5#槽鋼將后插入10#槽鋼與上部14#工字鋼焊接形成整體。

至此，型鋼懸吊完成，后續(xù)管線底部土方開挖仍需采用人工開挖的形式。

3.3 管線方包混凝土破除施工技術

本工程范圍內(nèi)2根需保護管線（110 kV高壓線、信息管線）均為1 000 mm×800 mm素混凝土方包管，且素混凝土方包管已施工完成多年，混凝土已高度粉化，整體顯脆性。在實際施工過程中，一旦管線產(chǎn)生局部擾動，極有可能破壞內(nèi)部管線。為保證施工過程中的管線安全，破除信息管線方包混凝土，采用模板另行對管線進行圍護，并配合型鋼懸吊進行保護。110 kV高壓管線出于破除階段的安全性考慮，不進行改造。

3.4 管線保護整體施工工序

1）施工準備，正式施工前應對工程范圍內(nèi)的管線進行詳細勘探。對于需保護110 kV高壓管線及信息管線明確其具體位置并人工暴露。

2）圍護結(jié)構(gòu)及支撐施工，管線處圍護采用MJS工法樁在管線兩側(cè)75 cm外進行加固。

3）待圍護結(jié)構(gòu)達到強度后對110 kV高壓管線進行型鋼懸吊施工；信息管線破除方包混凝土后，采用模板另行圍護后進行型鋼懸吊保護。

4）管線保護完成后，布置監(jiān)測點，實時監(jiān)測管線位移情況，并每天記錄與上報。

5）基坑整體施工，保護管線下方土方采用人工挖土的方式，避免機械施工對管線帶來較大的擾動和破壞。

4 注意事項

1）施工過程中控制鉆孔位置與設計位置的偏差在50 mm以內(nèi)，對實際孔位、孔深和每個鉆孔地下障礙物、洞穴、涌水、漏水及巖土工程勘察報告不相符的情況均進行詳細記錄。

2）分段施工噴射管分段提升的搭接管長度大于200 mm。由于緊急情況出現(xiàn)中斷時，恢復噴漿要將鉆桿下放500 mm作為起始位置，避免出現(xiàn)斷樁。

3）混凝土破除以及型鋼懸吊過程中的挖土采用人工挖除或鑿除的形式，杜絕機械施工。盡量減小人工挖土和方包混凝土破除過程中對管線的擾動。

4）型鋼懸吊施工必須保證焊接質(zhì)量，確保每一塊鋼板，每一根槽鋼都焊接到位。委派專人對焊接質(zhì)量進項專項檢查。

5）管線保護完成后，每日對管線進行位移監(jiān)測，每日記錄并上報監(jiān)測數(shù)據(jù)，一旦超過報警值，立即停止施工，仔細檢查管線保護工藝的每一個環(huán)節(jié)并加強。

5 監(jiān)測結(jié)果分析

5.1 布置點位情況及監(jiān)測內(nèi)容

基坑開挖監(jiān)測內(nèi)容及布置數(shù)量如下：深層土位移12孔，報警值范圍為連續(xù)3 d≥3 mm/d，累計量40 mm；地下水位12孔，報警值范圍為連續(xù)3 d≥3 mm/d，累計量40 mm；坡頂及豎向位移12個，報警值范圍為連續(xù)3 d≥3 mm/d，累計量40 mm；地下管線8個，報警值范圍為連續(xù)3 d≥2 mm/d，累計量15 mm；道路沉降4個，報警值范圍為連續(xù)3 d≥2 mm/d，累計量20 mm。

施工過程中需對深層土位移、地下水位、坡頂及豎向位移、地下管線、道路沉降等進行監(jiān)測。

本文主要選取深層土位移及地下管線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。深層土位移監(jiān)測孔位編號為CX1—CX12；管線監(jiān)測孔位編號為GX1—GX8。

5.2 結(jié)果報告

在基坑開挖的施工過程中，基坑位移值受土方開挖、基坑深度、底板施工速度、周邊環(huán)境擾動等因素影響。土體深層水平位移監(jiān)測中CX5—CX10孔位累計位移值較大，該部分孔位位于過街通道的中部，但最大累計值為18.89 mm，小于設計值。

在管線監(jiān)測中，孔位GX1—GX4位于MJS工法樁加固處，無沉降變形；基坑中部型鋼懸吊處監(jiān)測孔位為GX5—GX8，存在略微沉降，最大孔位GX8沉降量為0.74 mm，遠小于設計值15 mm。

由監(jiān)測報告可知，無論是土體的深層水平位移還是管線的沉降，日變化值與累計變化值均遠小于規(guī)定值，滿足設計要求。因此可得出結(jié)論，MJS工法樁配合型鋼懸吊的管線保護體系安全穩(wěn)定性較高，可在類似工程中推廣使用。

6 結(jié)語

在市政工程尤其是老城區(qū)改造項目施工時，經(jīng)常會面臨著重要管線保護的難題。往往此類管線保護要求高，影響范圍大。若管線穿越待建基坑，在保護管線的前提下，要使得基坑形成封閉結(jié)構(gòu)，圍護選型又將成為一個難題。

本文詳細介紹了MJS工法樁作為此類管線穿越處的基坑圍護，配合型鋼懸吊的方法（具備條件的管線可破除方包混凝土）能有效地進行重要管線保護，推進工程進展。同時，本文通過對嘉興中山路市政改造工程重要管線保護的實例探索，總結(jié)出了有效保護重要管線的具體施工工藝及工序，以期為今后其他同類工程案例提供參考。