地鐵車站既有管線下方地下連續(xù)墻施工技術(shù)

□文/王雷

地鐵車站既有管線下方地下連續(xù)墻施工技術(shù)

□文/王雷

地下連續(xù)墻成槽受市政管線等障礙物限制的現(xiàn)象越來越普遍，如何安全順利的完成此類施工任務(wù)成為值得探討的問題。文章結(jié)合天津地鐵220 kV電纜下方地下連續(xù)墻施工經(jīng)驗(yàn)，分別介紹了氣舉反循環(huán)和液壓槽壁機(jī)傾斜成槽配合自制切土箱進(jìn)行既有管線下方地下連續(xù)墻成槽的施工技術(shù)并對(duì)兩種工法進(jìn)行了對(duì)比分析。

既有管線；地下連續(xù)墻；成槽；氣舉反循環(huán)；地鐵

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通建設(shè)的蓬勃發(fā)展，地鐵施工條件也越來越受到各種因素的限制。各類地下管線由于涉及產(chǎn)權(quán)單位多、切改時(shí)間長、協(xié)調(diào)難度大、財(cái)力物力消耗多等因素，成為制約工程建設(shè)工期的關(guān)鍵因素。而傳統(tǒng)的液壓抓斗成槽機(jī)只能直上直下進(jìn)行成槽施工，不能掏挖障礙物下方的土體。本文結(jié)合天津地鐵220 kV電纜下方地下連續(xù)墻施工的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)既有管線下方地下連續(xù)墻施工常用工法的工藝過程、工法特點(diǎn)做簡要探討。

1　工程簡介

1.1設(shè)計(jì)概況

天津地鐵6號(hào)線南運(yùn)河站主體基坑長319.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬32.0 m，標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度為17.6 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻，墻深33.0 m。在地下連續(xù)墻施工期間基坑內(nèi)有一趟220 kV高壓電纜無法完成切改工作，分別橫跨GDL7和GDL17號(hào)地下連續(xù)墻。

1.2風(fēng)險(xiǎn)分析

220 kV電纜位于車站蓋挖段（里程約DK+217.75處），電纜箱涵為混凝土結(jié)構(gòu)，寬2.2 m、，高0.8 m、埋深約1.0 m，箱涵里有6根高壓電纜。需要在對(duì)220 kV電纜進(jìn)行原位懸吊保護(hù)后，再施作其下方地下連續(xù)墻。220 kV電纜為天津市市政設(shè)施主干線，涉及整個(gè)華北電網(wǎng)系統(tǒng)的供電，無法進(jìn)行遷改。而且，在施工期間不能對(duì)其造成任何損壞損傷，一旦電纜造成損壞將會(huì)在3 m范圍內(nèi)產(chǎn)生高壓電弧，造成人員觸電傷亡。

2　成槽前準(zhǔn)備工作

2.1導(dǎo)墻施工

管線附近10 m范圍內(nèi)均采用深導(dǎo)墻形式。導(dǎo)墻深度為3 m、厚度≮30 cm，翼墻長度≮1.5 m，在管道外側(cè)四角各設(shè)置一道200 mm×20 mm的角鋼，角鋼四周焊接厚度為10 mm的鋼板，與導(dǎo)墻澆筑成整體對(duì)管道進(jìn)行包裹保護(hù)。由于該施工區(qū)域緊鄰市政排水管道，土體常年受到浸泡多為松散的淤泥，極易塌方，再加上在電纜架護(hù)過程中對(duì)部分土體產(chǎn)生了擾動(dòng)。為滿足導(dǎo)墻溝槽開挖要求，保證導(dǎo)墻的穩(wěn)定性，采用3∶7石灰土進(jìn)行回填。為防止場區(qū)5～12 m深度范圍內(nèi)淤泥質(zhì)粉土層發(fā)生槽壁坍塌現(xiàn)象，在槽段兩側(cè)距離槽壁0.5 m處（為防止型鋼插入時(shí)發(fā)生偏移，因此距離槽段0.5 m處）各設(shè)置一排樁長12 m的型鋼咬合圍護(hù)樁，頂部用工字鋼縱向焊接成整體并澆入導(dǎo)墻內(nèi)，在地下連續(xù)墻施工完畢后再拔除，見圖1和圖2。

圖1　導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)

圖2　型鋼圍護(hù)樁剖面

2.2槽段劃分

施工前將管涵影響范圍內(nèi)的地下連續(xù)墻分幅進(jìn)行調(diào)整，幅寬調(diào)整為2.8 m+d+2.8 m（d為管涵外徑，2.8 m為成槽機(jī)抓斗的寬度），地下連續(xù)墻的中心線調(diào)整至管涵的中心處。220 kV電纜處槽段開挖寬度為8.1 m，實(shí)際施工完成后每幅墻寬在5.9～6.0 m為保證鎖口管的穩(wěn)定性，將槽段兩側(cè)70～75 cm的超挖部分采用大粒徑的礫石混合粘土回填密實(shí)，實(shí)踐證明在混凝土灌注過程中混凝土側(cè)壓力較大，若回填不密實(shí)將導(dǎo)致鎖口管發(fā)生傾斜，影響地下連續(xù)墻接縫的施工質(zhì)量，見圖3。

圖3　地下連續(xù)墻槽段平面

3　成槽機(jī)傾斜配合切土箱成槽

3.1開挖管線兩側(cè)槽段

成槽前對(duì)施工場地進(jìn)行平整、硬化，在成槽機(jī)站位處鋪設(shè)20 mm的鋼板。按一般的成槽工藝，緊貼管道兩側(cè)保護(hù)鋼板各成一抓，每一抓的寬度為2.8 m。

3.2長臂挖機(jī)開挖下方土體

用ZX230型長臂挖機(jī)由兩側(cè)采用摳挖的方式開挖5～7 m深度范圍內(nèi)的土體。挖掘機(jī)的挖掘翅盡量加長以增加開挖的范圍。挖掘機(jī)站位要準(zhǔn)確、牢固，挖掘機(jī)的機(jī)械臂要嚴(yán)格與地下連續(xù)墻中心線重合。在開挖過程中注意由專人指揮，挖掘機(jī)嚴(yán)格按照手勢進(jìn)行開挖，手勢指揮一下，挖掘機(jī)動(dòng)一下，每個(gè)動(dòng)作都要在收到指令后進(jìn)行，在開挖過程中嚴(yán)禁刮碰泥皮和觸碰電纜架護(hù)桁架。

3.3成槽機(jī)開挖管線下方土體

首先在距離電纜一定距離處設(shè)置一根鎖口管，本工程鎖口管放置在管線外側(cè)1.0 m處，將鎖口管傾斜合適的角度，注意下方要插入泥土內(nèi)一定深度以保證其穩(wěn)定性。220 kV電纜下方土體開挖共分為3步，前兩步分別將鎖口管放在兩側(cè)各1.0 m的位置，采取成槽機(jī)抓斗吊挖的方式開挖，即成槽計(jì)抓斗不下放到底部懸吊抓土的方式進(jìn)行開挖；第三步在一側(cè)鎖口管緊貼管線外皮下放，然后傾斜一定角度，采取以上開挖方式將清理電纜下方的土體清理干凈。在施工過程中要求成槽司機(jī)在下放抓斗時(shí)打開抓斗，而且下放一段深度后提升一下，在提升順利的情況下再繼續(xù)下放，以免上方未開挖的土體將抓斗卡住。

3.4切土箱

特制2個(gè)切土箱（1個(gè)備用）用以清理管線成槽機(jī)和挖掘機(jī)無法觸及的土體。切土箱采用20 mm的鋼板焊接而成，切土箱寬0.8 m、長2.5 m，一端焊接在鎖口管上，另一端用端板封閉，中間和與鎖口管連接的部位設(shè)置加強(qiáng)板，下方切成平順、光滑的坡口。

在施工時(shí)切土箱首先伸到電纜下方，然后緩慢下放，直至遇到要切削的土體，然后上下移動(dòng)切削土體，在切削一定時(shí)間后將切土箱提升至地面，清除切土箱里面的土體。值得注意的是切土箱的下放速度不易過快，由于土體阻力很大這樣的切削效果并不好，而且容易損壞切土箱。切土箱一次的切土量根據(jù)實(shí)際確定，這與伸入土體的長度和切入土體的深度有關(guān)，但當(dāng)切土箱內(nèi)有一部分土體時(shí)一定要提升至地面清理后再繼續(xù)切，因?yàn)楫?dāng)切土箱內(nèi)有一定土體時(shí)繼續(xù)切土就十分困難了，而且實(shí)際證明采用“一次少切土多切幾次“的方式效果更好。當(dāng)在管線一側(cè)無法滿足切土要求時(shí)，在另一側(cè)也用切土箱對(duì)土體進(jìn)行清理。

3.5沉碴清理

在用切土箱將管涵下方剩余土體清理干凈后，對(duì)槽段內(nèi)的碴土進(jìn)行清理。在清理前可能會(huì)發(fā)現(xiàn)里面碴土增加的很多，這不一定是塌方造成的，因?yàn)樵谟靡陨戏椒ㄩ_挖的過程中只有一部分土體被挖出，有很大一部分被撞到或刮到兩側(cè)。

4　工法適應(yīng)性對(duì)比

目前在建的天津地鐵5、6號(hào)線涉及同類管線影響的車站共有4個(gè)，共影響8幅地下連續(xù)墻施工，其他單位采用氣舉反循環(huán)成槽進(jìn)行成槽。而利用液壓槽壁機(jī)傾斜配合切土箱成槽均較氣舉反循環(huán)成槽，成槽質(zhì)量、工期、造價(jià)等方面具有優(yōu)勢，見表1。

表1　工法適應(yīng)性對(duì)比

5　結(jié)論與建議

天津地鐵6號(hào)線南運(yùn)河站利用槽壁機(jī)傾斜成槽、自制切土箱清理剩余土體成功完成了220 kV電纜下方兩幅地下連續(xù)墻施工，確保了既有管線的安全和正常使用，保證了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了工程的關(guān)鍵工期節(jié)點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)在類似環(huán)境進(jìn)行地下連續(xù)墻施工中具有很大地推廣應(yīng)用價(jià)值。但本工藝未十分成熟，需要在后續(xù)施工應(yīng)用中進(jìn)行完善、改進(jìn)。

1）在施工前需會(huì)同參建各方對(duì)施工方案進(jìn)行詳細(xì)的討論，對(duì)每個(gè)細(xì)節(jié)要進(jìn)行分析。合理安排各施工工序，做好銜接。配備組織責(zé)任心強(qiáng)、具有類似施工經(jīng)驗(yàn)或地下連續(xù)墻施工經(jīng)驗(yàn)豐富的人員，對(duì)各種機(jī)械設(shè)備做好維修保養(yǎng)，施工所需材料和應(yīng)急材料施工前要配備到位。

2）加強(qiáng)施工監(jiān)測。施工前對(duì)既有管線、電纜支架、型鋼支護(hù)、地表采集初始值，在施工過程中進(jìn)行24 h監(jiān)測（每4～6 h測一次），發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)。

3）由于成槽機(jī)抓斗的傾斜角度、切土箱的能力和鋼筋籠吊裝的限制，本工藝適用于管涵寬度為2.5 m以下地下連續(xù)墻成槽施工。

4）根據(jù)電力部門的相關(guān)要求，220 kV電纜保護(hù)需由專業(yè)的保護(hù)公司進(jìn)行架護(hù)，采用鋼桁架對(duì)電纜進(jìn)行懸吊保護(hù)。實(shí)際施工顯示架護(hù)桁架不要高出地面這樣對(duì)成槽機(jī)的站位、挖掘機(jī)掏土影響很大，可以采用角鋼和鋼板包裹，然后澆筑在導(dǎo)墻內(nèi)，不但降低了保護(hù)成本，而且方便施工。

［1］劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)［M］.2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］DB29-103—2010，鋼筋混凝土地下連續(xù)墻施工技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB50299—1999地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（2003版）［S］.

［4］劉振華.槽壁機(jī)開挖地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J］.經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2009，（12）：149.

［5］楊寶珠，張淑朝.天津地區(qū)超深地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2013，42（2）：89-91.

［6］郭余根.成槽機(jī)液壓抓斗改造及其在地下連續(xù)墻穿越既有管線施工中的應(yīng)用［J］.鐵道建筑技術(shù)，2013，（12）：65-68.

U231+.3

C

1008-3197（2016）02-51-02

2016-02-05

王雷/男，1982年出生，工程師，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事軌道交通工程施工技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.02.017