橫跨地鐵車站基坑的燃?xì)夤芫€懸吊保護(hù)施工技術(shù)研究

夏國松

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司，湖北 武漢 430074）

橫跨地鐵車站基坑的燃?xì)夤芫€懸吊保護(hù)施工技術(shù)研究

夏國松

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司，湖北 武漢 430074）

本文以某城市軌道交通八號線北延段工程站后折返線工程為背景，詳細(xì)介紹了燃?xì)夤芫€橫穿基坑的懸吊保護(hù)施工技術(shù)。通過各種監(jiān)測表明，這些措施能夠滿足工程實際的需要，工程的成功實施，可為類似工程的施工提供參考。

地鐵車站；燃?xì)夤芫€；橫穿；懸吊保護(hù)

在城市地鐵施工中，將會不可避免要碰到雨污水、電力、通信、信息網(wǎng)絡(luò)、給水、熱力、燃?xì)獾雀黝愂姓芫€。地鐵施工過程中對管線的保護(hù)不當(dāng)經(jīng)常會造成管線開裂破壞，甚至?xí)斐傻孛嫠?、交通中斷、人員傷亡等災(zāi)難性后果，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會影響。管線遷改和如何對現(xiàn)有管線保護(hù)的問題已成為地鐵施工中的難題之一。地鐵工程范圍內(nèi)的既有地下管線，一般采取拆改、遷移等方式，但當(dāng)?shù)叵鹿芫€為大直徑自來水管、高壓輸變電電纜或次高壓燃?xì)夤芫€時，由于與居民正常生活關(guān)系密切而無法拆改時或者遷改實施比較困難時，只能對其進(jìn)行特殊的加固保護(hù)處理，將極大地影響著地鐵車站的施工安全和施工工期，成為地鐵建設(shè)過程中急需解決的關(guān)鍵難題。因此，深入研究地鐵工程施工范圍內(nèi)管線的保護(hù)方法，保證其正常運行的情況下開展地鐵工程施工，是地鐵施工中急需解決的重要課題。

1 工程背景

1.1 工程概況

某城市軌道交通八號線北延段工程白云湖站及站后折返線工程范圍內(nèi)有一處高壓燃?xì)夤埽邏喝細(xì)夤芪挥诎朔轿锪鲌@后方，滘心村屬道路上，經(jīng)調(diào)查，該管線未正式通氣使用，設(shè)計為高壓燃?xì)夤艿溃O(shè)計壓力為 50kg/cm2，管道埋深 2.1m，管底標(biāo)高 7.5m，管徑Φ711mm，壁厚 18mm鋼管。與白云湖站后折返線在HY ZDK30+837.389 處斜交，站后折返線基坑開挖深度為 18.36m，基坑開挖寬度為 13m，管線斜跨折返線長度約為 21m，高壓燃?xì)夤芫€與站后折返線平面位置關(guān)系詳見圖1。高壓燃?xì)夤艿拇嬖趯邮┕ぶ械牡貙映两悼刂埔蠓浅８?，若燃?xì)夤艿某两颠^大，可能造成管線的破裂，對周邊環(huán)境安全造成極惡劣的影響。施工中對管線的保護(hù)難度很大，直接制約和影響地鐵的施工進(jìn)度，增加施工成本，更威脅施工的安全。鑒于管線保護(hù)對深基坑施工的安全和工期的影響，提出對管線進(jìn)行懸吊保護(hù)。

圖1 高壓燃?xì)夤芫€與站后折返線平面位置圖

1.2 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)概況

站后折返線段在基坑開挖范圍內(nèi)，除了表層填土外，開挖土層自上而下主要為 ＜1＞ 素填土、＜3-1＞ 粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、＜3-2＞ 中粗砂、淤泥質(zhì)中粗砂、＜3-3＞ 礫砂、＜4-2B＞ 淤泥質(zhì)土、＜4N-1＞ 粉質(zhì)粘土 (流塑～軟塑)、＜4N-2＞ 粉質(zhì)粘土 （可塑）、＜5C-1B＞ 灰?guī)r殘積土（可塑）、＜6＞ 碎屑巖全風(fēng)化、＜7-3＞ 砂巖強(qiáng)風(fēng)化、＜8-3＞ 砂巖中風(fēng)化、＜8C-1＞ 碳質(zhì)灰?guī)r中風(fēng)化，其中以沖洪積砂層、河源相沉積淤泥質(zhì)土為主。根據(jù)站后折返線地質(zhì)縱剖面揭露，高壓燃?xì)夤芪恢密囌镜靥幧皩雍蛶r溶均發(fā)育地帶。本段結(jié)構(gòu)底板位頁巖強(qiáng)風(fēng)化層上?？辈鞎r初見地下水位埋深為 0.40～11.00m，初見水位標(biāo)高為 -0.39～15.79m；混合穩(wěn)定水位埋深為0.90～14.80m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為 -4.19～16.28m。

2 地鐵車站基坑施工關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 溶土洞探測及溶土洞處理

施工前，先進(jìn)行溶洞平面范圍的試探測及一墻兩鉆，以揭示到溶、土洞的鉆孔為基準(zhǔn)點，加密鉆孔向四周擴(kuò)散，孔間隔 2.0m。鉆孔兼做注漿孔，并選擇數(shù)個洞頂處鉆孔兼做排氣孔。排氣孔每洞至少一個，間距超過4m加設(shè)排氣孔。溶洞采用壓力注水泥漿的方法進(jìn)行充填處理。

2.2 管道兩側(cè)連續(xù)墻施工

圖2 管道保護(hù)施工期間管道保護(hù)圖

連續(xù)墻施工前應(yīng)進(jìn)行管線防護(hù)，在管道保護(hù)施工過程中，對管道進(jìn)行臨時防護(hù)，采用“管道覆蓋橡膠墊+ 防護(hù)支架 + 防護(hù)模板”方式對管道進(jìn)行保護(hù)，防止施工人員踩踏與施工機(jī)具磕碰管道。具體如圖2所示。為防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)沖孔施工對管線造成擠壓和震動破壞，在管線兩側(cè)地下連續(xù)墻施工前，先人工挖孔至管底 1m，然后在管線兩側(cè)埋入 90*450*2cm 厚鋼板，鋼板上部與導(dǎo)墻鋼筋連結(jié)，并在管道上方覆蓋鋼板防止重物墜落砸傷管體，具體如圖 3所示。

圖3 連續(xù)墻施工期間管線保護(hù)圖

車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用逆作法分段施工地下連續(xù)墻，因為該段是分層開挖分層安裝鋼支撐，故在開挖本層土方時先開挖逆作地連墻處，以便逆作地連墻施工與土方同步進(jìn)行。地下連續(xù)墻施工時，成槽機(jī)施工位置不小于管道外側(cè) 0.5m，緊靠燃?xì)夤軆蓚?cè)的孔采用人工開挖至管底下 1m，上部土體選用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，防止沖孔時土體擠壓管道；下部巖層沖孔時采用小行程進(jìn)行沖孔，每次提升控制在 1～1.5m，并根據(jù)周邊震動情況進(jìn)行調(diào)整。

2.3 支承樁及橋臺施工

由于燃?xì)夤艿赖拇嬖?，將承臺樁基位置調(diào)整，樁基位置距離管道最小為 1.5m。樁基采用沖擊鉆成孔，孔樁開孔前先采用人工探挖，開挖并護(hù)壁至管線下方1m，然后再進(jìn)行沖孔。要求土質(zhì)部分采用小行程沖孔，巖層已在地面下 15m，可采用較大行程沖孔，小行程為 1～1.5m，并根據(jù)地面震動情況調(diào)整行程及頻率，保證管線安全。冠梁、承臺土方采用人工分層開挖，因開挖深度近 4 米，坑頂有施工動荷載，開挖后采用噴射混凝土進(jìn)行邊坡防護(hù)，管線下方采用木制擋板進(jìn)行支擋，保證承臺基坑周邊土體密實，如圖 4 管線位置開挖及邊坡防護(hù)圖；型鋼拉桿在安裝橋臺鋼筋前先吊裝到位，吊裝時用拉繩拉住以防碰撞燃?xì)夤艿?，盡量不要跨越高壓燃?xì)夤艿馈?/p>

圖4 管線位置開挖及邊坡防護(hù)圖

2.4 旋噴樁施工

由于燃?xì)夤艿赖拇嬖?，對旋噴樁樁位進(jìn)行了調(diào)整，旋噴樁樁位外邊線距離管道最小為 0.8m。逆做連續(xù)墻處止水采用?600mm 雙管旋噴樁，樁間距為450mm，相互搭接寬度應(yīng)不小于 150mm。待連續(xù)墻達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行旋噴樁施工，在管線下方 1.5m 范圍為空樁，其余為實樁，避免高壓旋噴對管線造成影響，如圖 5所示。

圖5 旋噴止水樁平面布置圖

2.5 旱橋施工

由于高壓燃?xì)夤苄笨缁?，并下穿施工便道，車站施工期間，由于施工場地限制，施工便道無法避開高壓燃?xì)夤芫€，因此施工期間所有渣土車及材料運輸車都要在施工便道運輸，鑒于高壓燃?xì)夤茏冃我筝^高，為避免車輛等動載對管線的擾動，在管線上方施工一座旱橋。旱橋樁基與管線間距為 10m，旱橋混凝土地面距離管道 1.4m。旱橋基礎(chǔ)為?1000mm 鉆孔樁，樁基做好后施工承臺，最后澆筑 300mm 厚鋼筋混凝土板，對高壓燃?xì)夤芫€進(jìn)行防護(hù)，如圖 6 所示。

圖6 旱橋與燃?xì)夤芫€平面位置圖

2.6 貝雷片梁制作與安裝

貝雷片梁拼裝在現(xiàn)場進(jìn)行，現(xiàn)場先按要求制拼裝平臺，鋼梁拼裝在平臺上進(jìn)行拼裝，兩側(cè)共兩片組合梁，單側(cè)的三排單層貝雷梁在拼裝臺一次拼裝完成。待鋼橋基坑開挖完后用吊車吊至基坑拼裝就位。吊裝時低位吊裝，吊件嚴(yán)禁跨越燃?xì)夤艿郎戏剑仨氂美K定位順管道方向平移推進(jìn)。基坑開挖好后，清理承臺，要求橋臺支座面平整，放好定位線，安裝支座板，再吊裝貝雷架鋼梁就位。待兩側(cè)貝雷梁全部安裝完后，安裝上橫梁并與貝雷梁用U型螺栓固定在一起。2.7 管線懸吊保護(hù)施工工藝

貝雷梁安裝完成→上橫梁安裝→管線下方掏土開挖→管線懸吊→安裝底橫梁→支托施工→安裝保護(hù)箱側(cè)板→回填珍珠巖→保護(hù)箱頂板安裝。

管線下方掏槽開挖時，由于支托保護(hù)梁跨度大，管線下方需進(jìn)行間隔掏槽開挖，掏槽寬度不大于 4m，間隔留不小于2m原狀土。掏槽后立即進(jìn)行懸吊和支托，完成后方可進(jìn)行下一槽開挖。保護(hù)箱底板及吊桿、下橫梁安裝，完成懸吊支托轉(zhuǎn)換時，先從掏槽側(cè)面安裝保護(hù)箱帶方鋼底板，然后采用吊索吊起底板方鋼，底板方鋼上管托與管線之間采用 20mm 厚膠墊塊隔離，防止方鋼磨損管線防腐層。在監(jiān)測情況下旋轉(zhuǎn)花藍(lán)螺栓旋緊鋼絲繩吊桿，兩側(cè)應(yīng)同時進(jìn)行，使鋼絲繩吊桿持力繃緊為宜，此時監(jiān)測數(shù)據(jù)不一定有變化。隨著懸吊支托體系安裝，荷載逐步加載到梁上，引起荷載重分布，先安裝吊桿可能變松馳，需再次旋緊。懸吊桿受力后，從北側(cè)向南側(cè)穿入下橫梁，下橫梁安裝時位于底板中部，下橫梁安裝就位后采用木楔楔緊橫梁與底板之間空隙。支托完成后，立即進(jìn)行保護(hù)箱側(cè)板安裝，然后填充珍珠巖，安裝保護(hù)箱頂板。保護(hù)箱安裝完成，填充珍珠巖完成后，支托保護(hù)完成，進(jìn)入土方開挖施工。如圖7所示。

圖7 懸吊支托安裝示意圖

3 管線監(jiān)測

施工前按設(shè)計圖紙要求進(jìn)行管線監(jiān)測點布設(shè)（施工期間高壓燃?xì)夤芫€監(jiān)測布點如圖 8），對初始值進(jìn)行采集，為確保施工期間高壓燃?xì)夤茏冃尾怀^規(guī)定允許值，必須加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測各工序施工期間的沉降變形數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與設(shè)計允許變形值進(jìn)行比較，以便指導(dǎo)施工及管線調(diào)整，及時加固和加強(qiáng)支撐來保證管線安全。檢測過程中，應(yīng)注意以下幾點。

（1）每次進(jìn)行支托轉(zhuǎn)換、管線高程進(jìn)行調(diào)整時均需進(jìn)行全程監(jiān)測，保證管線變形在可控狀態(tài)。

（2）當(dāng)變形曲線出現(xiàn)異常時，應(yīng)加密監(jiān)測頻率，必要時加強(qiáng)圍護(hù)措施；并對燃?xì)夤苤車L(fēng)險源，如道路等進(jìn)行監(jiān)測。

（3）當(dāng)變形值超限時允許值時，應(yīng)立即停止作業(yè)，及時通知監(jiān)理工程師及設(shè)計工程師，認(rèn)真仔細(xì)分析與查找原因，提出對策，采取可靠措施后方可施工。

圖8 施工期間高壓燃?xì)夤芫€監(jiān)測布點圖

圖9 施工期間高壓燃?xì)夤芫€沉降變形圖

4 結(jié)語

地下管線實行原位懸吊保護(hù)，能夠有效的改變以往地下管線隨意遷改的問題，并可防止因管線遷改對施工工期造成的影響。同時，還能夠從根本上節(jié)約工程資金。懸吊法原位保護(hù)技術(shù)在軌道交通八號線北延段工程白云湖站及站后折返線工程中得到成功應(yīng)用，使橫穿基坑的燃?xì)夤芫€得到了保護(hù)，燃?xì)夤茏畲笞冃纬两祪H 5mm，保護(hù)效果良好，解決了施工難題，避免了燃?xì)夤芫€回遷帶來的工期和拆遷的不確定性，減少了對周圍環(huán)境的影響，可為類似管線保護(hù)提供參考，具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]王建新，陳壽根，王靖華.深圳地鐵 4 號線二期工程某段燃?xì)夤鼙Ｗo(hù)技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2010，30(3)：331-335．

[2]周富寬，彭峰.燃?xì)夤芫€下穿地鐵五號線注漿加固技術(shù)[J].科技信息，2007(2)：245-246+248．

[3]金輝，林源某地鐵站深基坑開挖過程中的管線懸吊保護(hù)技術(shù)[J].陜西建筑，2010(12)．

[4]馬曉暉.地鐵明挖車站的管線懸吊保護(hù)處理[J].山西建筑，2010，,36(23):197-198.

Construction Technology for Protecting the Suspended Gas Pipeline of Foundation Trench Crossing Subway Station

XIAGuo-song
(CityRail EngineeringCo.Ltd ofChina Railway11th Bureau Group,Wuhan 430074,Hubei)

Taking the project of beiyan section of urban rail transit Line 8 as an example,construction technology for gas pipeline suspended protection crossing subway open cut station is introduced in detail,monitoring results showthat the measures for gas pipeline suspended protection meet the needs of the construction of subway open cut station,which can provide some references for similar project about design and construction experience.

subwaystation；gas pipeline；crossing；suspension protection

U17

A

1671-5004（2017）03-0014-04

2017-03-02

夏國松（1982-5），男，內(nèi)蒙通遼人，工程師，項目經(jīng)理，主要研究方向：地鐵施工與管理。