深基坑工程對壓力管道的保護(hù)施工技術(shù)

劉波

（中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司總承包分公司，廣東 珠海 519000）

1 工程概況

東三環(huán)快速路工程施工第六標(biāo)段位于哈爾濱市道外區(qū)，道路線位沿現(xiàn)狀化工路走向。其中，深基坑范圍為K39+385.941~39+685.941（PM260#~PM266#），PM261#主墩基坑長18.5 m、寬8.5 m、深7.5 m，基坑內(nèi)貫穿2根φ800 mm、2根φ1 700mm熱力管道，因該管線處于運(yùn)行狀態(tài)，不能改遷，所以要進(jìn)行保護(hù)。

工程地質(zhì)由上到下分別為：0.9 m厚黏土、5.2 m厚中砂、2.1 m厚全風(fēng)化泥巖、2 m強(qiáng)風(fēng)化泥巖、2.5 m中風(fēng)化泥巖、5 m中風(fēng)化泥巖，地下水位4.7 m。

2 需要解決的問題

1）4根熱力管道均處于運(yùn)行狀態(tài)，基坑開挖前，需對管道進(jìn)行保護(hù)，使管道不發(fā)生變形、斷裂等危險(xiǎn)。

2）管道位置無法施打鋼板樁防護(hù)，需對管道上方及下方的土體進(jìn)行有效支護(hù)，防止此部分成為基坑支護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)。

3 管道保護(hù)的設(shè)計(jì)

1）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式采用15.0 m拉森鋼板樁+內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

2）基坑上部地面2 m范圍內(nèi)做硬鋪裝，并做好擋水圍堰、散水坡、安全防護(hù)網(wǎng)、警示紅燈。

3）內(nèi)支撐采用雙拼40#b型工字鋼，轉(zhuǎn)角處設(shè)角支撐。

4）鋼圍檁采用雙拼40#b型工字鋼，連續(xù)設(shè)置。

5）圍檁下部的鋼牛腿托架采用20#槽鋼，間距1.5 m設(shè)置。

6）熱力管道保護(hù)可采用懸吊法或支撐法，懸吊法適用于跨度較小的基坑，支撐法適用于跨度較大的基坑。本工程采用門式鋼架支撐法保護(hù)熱力管道，熱力管道基坑內(nèi)采用2組門式鋼架支撐保護(hù)，兩端基坑邊緣采用36#b型工字鋼做橫梁支撐熱力管線，橫梁與拉森樁焊接牢固，兩端各設(shè)一個鋼牛腿托架。

7）熱力管線上方及下方無拉森樁支護(hù)處，采用20#槽鋼自上而下橫向滿鋪擋土。擋土板兩側(cè)設(shè)置36#工字鋼立柱，φ1.7 m雙管中間也設(shè)置1根工字鋼立柱。

基坑支護(hù)示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 基坑支護(hù)平面圖（單位：mm）

圖2 基坑支護(hù)立面圖（單位：mm）

4 總體施工方法

基線確定→定樁位→鋼板樁施打→土方第一層開挖至內(nèi)支撐標(biāo)高以下0.5 m，第一道內(nèi)支撐施工及腰梁安裝→驗(yàn)收合格后，第二層土方開挖至熱力管線底部，打入支撐立柱（36#b型工字鋼），在立柱下人工挖槽安裝門式鋼架將熱力管線支撐頂牢→土方第三層開挖至第二道內(nèi)支撐標(biāo)高下0.5 m，第二道內(nèi)支撐施工及腰梁安裝→驗(yàn)收合格后，土方第四層開挖至基底標(biāo)高，承臺基礎(chǔ)施工→基礎(chǔ)施工完畢后，逐層回填至圍檁標(biāo)高后拆除內(nèi)支撐及圍檁，繼續(xù)回填至地面→拔樁。

4.1 鋼板樁施工

鋼板樁選用樁長15 m的Ⅳ型拉森鋼板樁，鋼板樁進(jìn)場后，要對鋼板樁的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)收，滿足要求方可使用。

鋼板樁施打前，要對鋼板樁平面位置和垂直度進(jìn)行校正，確保鋼板樁施打后平面位置及垂直度滿足要求[1]。選擇大功率的振拔機(jī)進(jìn)行施打，避免鋼板樁遇到堅(jiān)硬地質(zhì)發(fā)生回彈、無法進(jìn)尺等，保證鋼板樁入土深度滿足要求。

拔樁前，采用水撼砂將基坑進(jìn)行回填，回填至鋼圍檁下部并夯實(shí)，然后拆除內(nèi)支撐、腰梁，拆除完成回填至地面后，用振拔錘進(jìn)行拔樁。

4.2 基坑支撐體系施工

4.2.1 鋼支撐預(yù)拼裝施工

支撐體系安裝前，首先要進(jìn)行預(yù)拼裝，根據(jù)實(shí)際的基坑鋼板樁支護(hù)的平面尺寸下料，預(yù)拼裝前，要保證地面平整，確保支撐體系無變形，對設(shè)置支撐的位置定位準(zhǔn)確，預(yù)拼裝檢查合格后，對支撐體系的每個構(gòu)件進(jìn)行編號，記錄安裝位置，正式安裝時，按編號記錄的預(yù)定位置進(jìn)行準(zhǔn)確安裝。

4.2.2 鋼支撐吊裝施工

圍檁安裝前，先在鋼板樁上焊接鋼牛腿托架，托架間距1.5 m，先焊接基坑4個角的牛腿托架，然后掛線依次焊接中間各部位的托架，以確保托架頂面高程一致。

鋼支撐及圍檁采用25 t汽車吊，整根進(jìn)行吊裝，鋼支撐與圍檁安裝的角度要正確，不得偏心受力，鋼支撐與圍檁間的間隙要用鋼板或鋼楔填滿，確保整個支撐系統(tǒng)的傳力達(dá)到最佳效果。

鋼支撐安裝完成后，在兩個端頭也要設(shè)置托架進(jìn)行固定，防止鋼支撐在施工過程中發(fā)生碰撞或圍檁變形等原因掉落，發(fā)生事故。

4.2.3 鋼支撐拆除

鋼支撐拆除前，應(yīng)回填夯實(shí)支撐標(biāo)高處，再分次拆除鋼支撐，回填至地面后，再拔出鋼板樁，進(jìn)行鋼支撐拆除，采用“先支后拆、后支先拆”的原則，由于鋼支撐受力，難以拆除。拆除前，先設(shè)置1根臨時支撐對圍護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)加應(yīng)力，解除將要拆除的鋼支撐約束，然后依次逐根對鋼支撐進(jìn)行拆除。鋼支撐全部拆除后，進(jìn)行圍檁和鋼牛腿托架進(jìn)行逐步拆除。

4.3 管線保護(hù)施工

開挖至熱力管線底標(biāo)高后，施打門式鋼架支撐立柱（36#b型工字鋼），在熱力管線下挖槽，將支撐橫梁與立柱焊接牢固并與熱力管線頂緊，管線邊緣用弧形三角斜鐵固定。

擋土板的安裝由上向下進(jìn)行，工字鋼立柱可作為擋土板的豎向滑道，隨著土方開挖，橫向槽鋼擋土板由上向下滑動。

拆除作業(yè)時，基坑其他位置采用水撼砂逐層回填至管道底部，穩(wěn)定管道后，管道支架位置預(yù)留作業(yè)空間，將管道支架拆除后，再進(jìn)行全面回填[2-3]。

4.4 土方開挖施工

1）土方采用長臂挖掘機(jī)+人工配合的方式進(jìn)行開挖，分區(qū)塊、分層進(jìn)行，開挖時，要注意避免碰到管道，管道周圍及下方挖掘機(jī)難以進(jìn)行的地方，由人工進(jìn)行開挖。開挖過程中要注意，結(jié)合內(nèi)支撐標(biāo)高隨挖隨上腰梁。

2）施工順序：場地平整→鋼板樁施工→井點(diǎn)降水施工→內(nèi)支撐施工→基坑開挖（土方分4次進(jìn)行開挖）。

第一次土方開挖至第一道撐標(biāo)高-0.5 m，設(shè)置支撐及管道上部擋土板。

第二次土方開挖至管道底部，設(shè)置管道支架。

第三次土方開挖至第二道撐標(biāo)高-0.5 m，設(shè)置支撐。

第四次土方開挖至基坑底，設(shè)置管道底部擋土板，基坑底部預(yù)留0.3 m人工挖土，避免超挖，澆筑混凝土墊層、承臺結(jié)構(gòu)施工作業(yè)。

待承臺結(jié)構(gòu)作業(yè)完成后，逐層回填土并拆除內(nèi)支撐至地面標(biāo)高。

5 工程應(yīng)用效果評價(jià)

5.1 管道監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

采用直接法進(jìn)行管道沉降監(jiān)測，即在開挖的管道上用油漆或記號筆直接進(jìn)行標(biāo)記。

在管道兩端距管道端部1 m位置及管道中間各設(shè)置1個監(jiān)測點(diǎn)，4根管道共計(jì)設(shè)置12個監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)行沉降監(jiān)測。

5.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

管道支撐安裝完成后，采用水準(zhǔn)儀對管道上的12個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測頻率為1次/d。監(jiān)測結(jié)果顯示，第1天~第5天，各監(jiān)測點(diǎn)的沉降速率為0~2 mm/d；第5天~第6天各監(jiān)測點(diǎn)的沉降速率為0~1 mm/d，具體如圖3所示。

圖3 沉降監(jiān)測趨勢圖

前6天為基坑開挖階段，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)與管道之間的節(jié)點(diǎn)間隙、支撐結(jié)構(gòu)的彈性變形及非彈性變形影響、開挖過程中對管道的擾動等因素，變化速率相對較大，第7天開始趨于穩(wěn)定。

5.3 施工過程中管線保護(hù)效果評價(jià)結(jié)果

從監(jiān)測結(jié)果上來看，管道沉降速率≤2 mm/d，最大沉降量8 mm，均滿足規(guī)范要求，且第7天趨于穩(wěn)定狀態(tài)。由此可見，此種管線保護(hù)措施可行，且施工起來簡單方便。

6 結(jié)語

根據(jù)東三環(huán)項(xiàng)目地質(zhì)情況、水文情況，在保證施工安全、節(jié)約施工成本、滿足施工進(jìn)度及不影響既有管道正常運(yùn)行的情況下，選擇了合理的支護(hù)形式，從實(shí)踐中來看，該施工方法有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，安拆便捷、支護(hù)材料周轉(zhuǎn)率高，提高了施工安全性、經(jīng)濟(jì)性，可以在類似的工程中進(jìn)行推廣使用。