管線橫穿地下連續(xù)墻的施工技術(shù)研究與實踐

0 引言

鑒于地鐵車站一般設(shè)置在人流量大和地下管線繁多的市區(qū)，深基坑支護(hù)設(shè)計及施工必須重點考慮交通繁忙、對鄰近建筑物的影響等限制條件[1，而地下連續(xù)墻作為一種重要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，完美地解決了這一問題[2-5]。本文以地鐵合肥某車站逆作頂板強電、弱電等管線橫穿情況下進(jìn)行地下連續(xù)墻施工技術(shù)進(jìn)行設(shè)計與實踐。

1工程概況和施工難點

1.1工程概況

合肥市地鐵4號線的某車站位于擬建設(shè)的花山路與堯渡河路的交叉口，是該路段的T形換乘車站?？紤]到土建施工的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性，4號線車站與6號線車站土建工程同步實施。4號線車站為地下島式車站，沿著花山路南北向敷設(shè)；6號線車站為地下3層島式車站，沿著堯渡河路東西向敷設(shè)?；ㄉ铰芬?guī)劃道路寬度為45m，堯渡河路規(guī)劃道路寬度為 30m ，花山路與其西側(cè)堯渡河路均未施工，而東側(cè)堯渡河路已經(jīng)施工。

4號線車站和6號線車站總建筑面積為39855m。4號線車站外包長度為497.5m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為22.7m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約 16.8m ，盾構(gòu)工作井段基坑深度約18.2m，覆土厚度約 3.0m 6號線車站外包長度為 159.8m ，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為 22.9m ，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約 24.75m ，盾構(gòu)工作井段基坑深度約 25.5m ；覆土厚度約 2.9～3.1m 。兩個車站附屬建筑面積為 6570.42m² ，共設(shè)7個風(fēng)亭和10個出入口。

1.2 施工難點

地鐵4號線車站9軸（E-09地下連續(xù)墻）至10軸（W-10地下連續(xù)墻）逆做頂板上方，現(xiàn)有埋深為 0.5m? 、直徑100mm 、總寬度0.3m的3根鋼質(zhì)排管弱電管線東西向橫穿基坑。5軸（E-05地下連續(xù)墻）至6軸（W-06地下連續(xù)墻）逆做頂板上方，現(xiàn)有10kV高壓入地敷設(shè)的高壓電纜（強電管線）沿東西方向橫穿基坑。這兩組管線的存在，導(dǎo)致該部位地下連續(xù)墻W-06、W-10、E-05、E-09不能按照常規(guī)方法施工。與該管線負(fù)責(zé)部門溝通得知，此處的強電管線及弱電管線均需原地保留或遷移保留。

2制定和選擇施工方案

2.1制定施工方案

針對地鐵4號線車站地下連續(xù)墻施工遇到的強電管線及弱電管線處置問題，在編制施工方案時制定了以下2個備選方案：一是對原有強電管線及弱電管線進(jìn)行保護(hù)的方案。其工程量主要包括在修筑導(dǎo)墻時埋設(shè)型鋼支撐架、支搭模板、澆筑包裹管線的混凝土結(jié)構(gòu)、焊接加固鋼板等。二是拆除原有管線 25m 、新建臨時管線 25m 、后期再回遷原位新建永久管線 25m 。其工程量主要包括土方開挖、原有管線拆除、臨時管線新建、正式管線重建等。

2.2選擇施工方案

利用廣聯(lián)達(dá)計價軟件進(jìn)行造價分析發(fā)現(xiàn)，采用第一個施工方案的綜合造價為9905.68元，而采用第二個施工方案的綜合造價為32138.29元。同時根據(jù)施工經(jīng)驗可知，按照第一個施工方案進(jìn)行施工的周期顯然比第二個施工方案短。經(jīng)過對比可知，對原有強電管線及弱電管線進(jìn)行保護(hù)的施工方案，不僅可以縮短了工期，還可節(jié)約成本，因此最終選擇了第一個施工方案。

3確定管線施工工藝

3.1弱電管線施工工藝

弱電管線橫穿E-09地下連續(xù)墻，采用同一幅地下連續(xù)墻分為兩組鋼筋籠進(jìn)行槽內(nèi)拼裝的施工工藝。為方便后續(xù)鋼筋籠的焊接與制作，將E-09地下連續(xù)墻南側(cè)的分幅線往北平移1m，調(diào)整后寬度為5m。

為滿足施工的連續(xù)性和地下連續(xù)墻分幅的對稱性要求，西側(cè)W-09地下連續(xù)墻幅寬相應(yīng)調(diào)整為 5m ，采用整體鋼筋籠、使用履帶起重機(jī)一次性完成吊裝作業(yè)。經(jīng)過調(diào)整后的W-09分幅線距離其南側(cè)的弱電管線最窄處為 1.2m ，進(jìn)行鎖口管吊放施工后距離弱電管線最窄處為0.2m ，滿足施工安全距離的需要。

3.2強電管線施工工藝

通過與電力部門溝通得知，按照施工過程中市政管線保護(hù)要求，強電管線兩側(cè)3m范圍內(nèi)嚴(yán)禁開挖，因此西側(cè)W-07地下連續(xù)墻幅寬亦需做出相應(yīng)的調(diào)整?？紤]到施工的標(biāo)準(zhǔn)化需要，西側(cè)W-07地下連續(xù)墻幅寬相應(yīng)調(diào)整為5m，采用整體鋼筋籠、使用履帶起重機(jī)一次性完成吊裝作業(yè)。經(jīng)過調(diào)整的W-07地下連續(xù)墻北端鎖口管邊與強電管線的距離為 3.3m ，滿足安全施工要求。為保證地下連續(xù)墻施工對稱性和連續(xù)性，東側(cè)E-07地下連續(xù)墻幅寬也調(diào)整為5m，亦采用整體鋼筋籠、使用履帶起重機(jī)一次性完成吊裝作業(yè)。地下連續(xù)墻與管線平面位置示意如圖1所示。

4弱電管線橫穿地下連續(xù)墻和“一幅兩籠施工技術(shù)

按照第一個施工方案和施工工藝，以弱電管線橫穿東側(cè)E-09槽段地下連續(xù)墻為例，分析原有電力管線橫穿地下連續(xù)墻的具體施工技術(shù)。其他3處管線橫穿地下連續(xù)墻的具體施工技術(shù)相對簡單，不再贅述。

4.1 施工工序

首先在擬建地下連續(xù)墻的位置、按照施工工藝要求修筑導(dǎo)墻和弱電管線保護(hù)裝置。其次根據(jù)管線平面位置合理劃分槽段，在改進(jìn)成槽機(jī)抓斗的斗齒形狀后，沿導(dǎo)墻中心線分三孔三次成槽取土，按照原地下連續(xù)墻施工方案補入配比相同、體積相同的人造泥漿護(hù)壁，保證施工過程中孔壁不塌陷。再次采用“一幅兩籠”的方式制作地下連續(xù)墻鋼筋籠，鋼筋籠吊裝下放過程中采用雙機(jī)抬吊、兩次下籠的方法入槽，最后下放導(dǎo)管，澆筑水下混凝土，形成地下連續(xù)墻。

4.2修筑導(dǎo)墻和加固弱電管線

4.2.1 修筑導(dǎo)墻

按照設(shè)計圖紙，導(dǎo)墻采用厚度為 300mm 的C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，埋深為 2m 。導(dǎo)墻修筑與弱電管線加固裝置如圖2所示。

4.2.2加固弱電管線

采用局部坑探方式發(fā)現(xiàn)：弱電管線為3根鋼質(zhì)排管，其公稱直徑為 100mm ，埋深為 0.5m ，總寬度為 0.3m 。據(jù)此，在E-09地下連續(xù)墻部位將3根鋼質(zhì)排管澆筑C30混凝土予以包裹，使其形成 0.5m×0.4m 的混凝土整體，并將其四周焊接厚度為 20mm 的鋼板予以保護(hù)，以防止地下連續(xù)墻施工時被抓斗碰壞。弱電管線的保護(hù)鋼板與導(dǎo)墻鋼筋采用焊接方式固定，鋼筋兩端錨入兩側(cè)導(dǎo)墻 300mm 。

4.3槽段劃分和挖槽施工

4.3.1 槽段劃分

為了加強地下連續(xù)墻的整體剛度，保證地下連續(xù)墻接頭的止水效果，東側(cè)E-09槽段弱電管線處地下連續(xù)墻需采用“一幅兩籠”模式施工，兩幅之間采用凹凸頭鑲嵌連接。為了縮短弱電管線處的地下連續(xù)墻成槽時間，降低該槽段土體塌陷的概率，成槽長度應(yīng)控制為 5m 。地下連續(xù)墻槽段分幅要相對一致，以便于施工和保證施工安全。線纜盡量分布于槽段的中線附近，且管線邊緣距鎖口管外側(cè)的間距不小于 2.8m 。

4.3.2挖槽施工

為了達(dá)到E-09槽段有序開挖目的，采用一槽三孔的開挖方式，即先進(jìn)行管線兩側(cè)的槽段開挖，后進(jìn)行剩余土體開挖，最終閉合整個槽段。槽段開挖完成、經(jīng)驗收合格后方可吊放鋼筋籠和鎖扣管。待管線保護(hù)裝置兩側(cè)土體開挖后，采用小型挖掘機(jī)配合成槽機(jī)，將管線保護(hù)裝置下面3＼～4m范圍內(nèi)的土體先行挖除，挖掘時留出安全距離。

為了進(jìn)一步開挖管線下方的土體，需將成槽機(jī)的抓斗兩側(cè)分別擴(kuò)大 0.5m ，使其切削土體的最大范圍由2.8m擴(kuò)大到 3.8m 。在下放成槽機(jī)抓斗時要盡量靠近管線保護(hù)裝置，上提成槽機(jī)抓斗時要盡量遠(yuǎn)離管線保護(hù)裝置。如此反復(fù)挖掘，逐漸將管線保護(hù)裝置外側(cè)剩余土方挖除至設(shè)計標(biāo)高。成槽機(jī)抓斗的斗齒改裝如圖3所示，槽段內(nèi)開挖順序示意如圖4所示。

4.4“一幅兩籠”地下連續(xù)墻鋼筋籠制作和吊放4.4.1 鋼筋籠制作

因施工現(xiàn)場無法將E-09槽段地下連續(xù)墻鋼筋籠整體吊放入槽，因此采取“一幅兩籠”方式進(jìn)行鋼筋籠制作。將該槽段鋼筋籠分成南、北兩側(cè)鋼筋籠，分別進(jìn)行制作，以便于依次吊放入槽和拼接為整體。為了確保拼裝的便利性，將北側(cè)鋼筋籠的寬度設(shè)計為 2.6m ，將南側(cè)鋼筋籠的寬度設(shè)計為 2.4m 。為保證吊裝安全，每個鋼筋籠均加設(shè)3榀鋼質(zhì)桁架。

為了提高E-09槽段鋼筋籠拼裝質(zhì)量，鋼筋籠拼裝部位采用凹凸頭鑲嵌連接，即以北側(cè)鋼筋籠為凸頭、南側(cè)鋼筋籠為凹頭。為了便于地下連續(xù)墻鋼筋籠水平移動進(jìn)行拼裝施工，北側(cè)鋼筋籠頂部以下3m范圍內(nèi)制作成寬度為0.5m的L型缺口。

4.4.2 鋼筋籠吊放

鋼筋籠吊放時，為了滿足鋼筋籠拼接要求，將北側(cè)鋼筋籠沿著管線保護(hù)裝置邊緣垂直下放，待鋼筋籠L型缺口底部標(biāo)高略低于管線保護(hù)裝置標(biāo)高時，適當(dāng)水平移動吊車大臂，使得鋼筋籠整體往管線方向水平移動。同時輔以小型挖掘機(jī)，將南側(cè)鋼筋籠向北水平推動，直到與北側(cè)鋼筋籠吻合并符合設(shè)計標(biāo)高位置。

4.5澆筑混凝土

澆筑混凝土在鋼筋籠和鎖口管入槽就位后的4h范圍內(nèi)進(jìn)行?；炷凉嘧⑹褂玫膶?dǎo)管，應(yīng)采用經(jīng)具有耐壓試驗檢定合格的直徑為 250mm 的鋼制導(dǎo)管。安裝和拆卸導(dǎo)管時，應(yīng)在導(dǎo)墻上部安裝混凝土澆搗架，用于防止導(dǎo)管在安裝、拆卸過程中掉落。在澆筑水下混凝土?xí)r，導(dǎo)管上方使用漏斗承接混凝土，導(dǎo)管出料口應(yīng)距離槽底0.5m左右，首批混凝土埋管深度應(yīng)控制在1m左右，后續(xù)埋管深度保持在 2～6m 。將混凝土澆筑完成面的標(biāo)高差值控制在0.5m范圍內(nèi)。地下連續(xù)墻頂面混凝土應(yīng)高于設(shè)計標(biāo)高，以防止地下連續(xù)墻頂面混凝土強度不足。

4.6 施工效果

在4號線車站深基坑土方開挖過程中，通過對深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深層水平位移比對和地下連續(xù)墻外觀的觀察得知，完工后的地下連續(xù)墻的墻面平整、接縫咬合良好、無明顯滲漏現(xiàn)象。在后期的地下連續(xù)墻深層水平位移觀測中，也未發(fā)現(xiàn)其變化值超過預(yù)警值的情況，施工質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求。采用強電管線及弱電管線保護(hù)裝置后，沒有發(fā)生管線損壞現(xiàn)象，驗證了強電管線及弱電管線加固措施的有效性。

5結(jié)束語

采用自主研制的強電和弱電保護(hù)裝置，可有效保護(hù)成槽機(jī)抓斗對管線的直接碰撞，防止管線遭到破壞。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況采取有針對性的槽段劃分方法，可以達(dá)到需保護(hù)的管線盡量位于地下連續(xù)墻槽段中部位置的目的，既提高了施工作業(yè)效率，又有效保證了成槽質(zhì)量。根據(jù)挖土順序的需要對成槽機(jī)抓斗進(jìn)行合理化改裝，滿足了安全施工要求的同時，也加快了挖土速度。采用一幅地下連續(xù)墻鋼筋籠兩次拼裝的施工工藝進(jìn)行地下連續(xù)墻鋼筋籠制作、吊裝和安裝，在節(jié)約鋼筋籠制作的人工成本同時也保證了施工質(zhì)量。對強電和弱電管線一次性施工到位，無需再次搬遷，對施工場地?zé)o需破壞，有利于電纜保護(hù)、節(jié)約造價、縮短工期。

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