220 kV電力縱跨下的深基坑施工技術

□文/王 凱

地鐵深基坑施工本身具有極大的風險，而在天津軟土富水地層下的深基坑施工可謂是難上加難。天津地鐵5號線體育中心站附屬深基坑中還存在著不可切改的220 kV電力排管預制方涵縱跨，基坑施工時對圍護結構封閉、降水及開挖時電力方涵的保護、監(jiān)測等技術進行研究及應用[1～3]。

1 工程概況

天津地鐵5號線體育中心站工程為地下二層大型側式車站，長320 m、標準段寬35.4 m、深18.6 m；附屬包括A、B、C、D四個出入口及1#、2#兩個風道，出入口及風道基坑深9.25～10.5 m。

2 工程難點

地鐵5 號線體育中心站共歷經四期交通導行及封圍，至第三期交通導行實施前，車站主體除北側盾構預留孔外均已完成，東側4 個附屬結構因交通導行要求已完成部分結構，即東側附屬分兩期實施；一、二期實施間設置SMW 工法樁臨時封堵樁。見圖1。

圖1 體育中心站三期交通導行平面

220 kV 電力排管預制方涵（以下簡稱“電力箱涵”）1.3 m×0.65 m，底埋深約2 m，為二級重大風險源，連續(xù)跨越東側4個附屬基坑，包括1#、2#兩個風道和A、D 兩個出入口，跨越寬度9.2～35.1 m。220 kV 高壓線為國家華北電網及京津區(qū)域電網干線，不能切改及斷電且保護性要求極高，不允許發(fā)生變形及安全問題。

為滿足交通導行需要，東側四個附屬基坑已施工完成一部分結構，造成二期施工場地狹小。電力箱涵西側有1根DN300 mm自來水管，埋深1.0 m，距離電力箱涵1～1.5 m；東側還2 根10 kV 地埋電纜裸線，距離電力箱涵0.5～1 m，埋深1.2 m，這些管線均可不切改。見圖2和圖3。

圖2 障礙影響的管線

圖3 東側二期附屬圍護及電力箱涵影響

3 技術研究及施工過程

3.1 電力箱涵保護技術

3.1.1 設計階段優(yōu)化保護方案

1）考慮電力箱涵荷載，首道混凝土支撐中間設置抗拔格構柱樁，對電力箱涵跨中形成托護支撐，為防止格構柱偏心受力，在支撐底適當增加鋼系梁連接及三角鋼輟板加強。

2）地下連續(xù)墻導墻加深，對電力箱涵進行包裹，地下連續(xù)墻頂或壓頂梁下臥，對地下連續(xù)墻形成支托。

3.1.2 施工保護措施

施工時，采用桁架懸架對電力箱涵進行保護，主要包括2 m×1.5 m雙片鋼桁架+倒鏈+上下型鋼；桁架每段長12 m，對30 m左右跨度的1#、2#風道采用三段現(xiàn)場焊接拼接而成，焊口處進行加強處理；倒鏈吊具間距1～1.2 m，經荷載計算后確定；桁架上下布置兩道掛接型鋼，還有配套數(shù)量的長方形鋼板吊環(huán)。見圖4。

圖4 電力箱涵吊護措施

具體施工方法：

1）基坑降水，基坑機械開挖至距離電力箱涵底20 cm處后，改用人工開挖至箱涵底；

2）按1～1.2 m的間距在箱涵上用紅油漆標示出位置，然后人工開挖箱涵底下型鋼位置，采用小型挖掘機配合穿下吊護型鋼；對于1#、2#風道，在格構柱頂還增加托底工字型鋼；上下吊護型鋼及托底型鋼均采用15a工字鋼單拼或雙拼；

3）根據標示好的位置布置吊護型鋼；

4）安裝長方形吊環(huán)及倒鏈，倒鏈最大荷載為5 t；

5）施壓預拉力，由4名工人由跨中開始，對稱向兩側進行；

6）安裝監(jiān)測點，隨開挖卸載隨調整倒鏈預拉力，保證高壓箱涵變形在允許范圍內。

3.2 自來水管線保護措施

DN300 mm 自來水管為承插口，球墨鑄鐵管，帶壓，裸露后變形控制≯1 cm，因其距離一期的壓頂梁較近，采用自制“L形槽鋼及+倒鏈”在一期壓頂梁上進行吊護，實現(xiàn)了保護。

具體施工方法：

1）將4個基坑與自來水管線的8個交匯點放出，定位在施工現(xiàn)場并設置醒目標志；

2）在地面采用小型挖機配合人工開挖,挖至自來水管道中心以下50 cm 處，基坑底面寬度2 m、上口寬度2.8 m，基坑邊坡按1∶5放坡；

3）使用100 mm×48 mm×5.3 mm 槽鋼對管線懸吊進行保護，管道底部槽鋼長0.5 m，沿大約15°角斜向上鉤住自來水管，基坑頂部采用70 cm 長槽鋼和30 cm 長?25 mm 螺旋鋼筋焊接，掛在基坑頂部混凝土梁上，然后使用2.1 m 長的槽鋼將上下槽鋼連在一起；間隔1.2 m設置一道。槽鋼與槽鋼、槽鋼與鋼筋搭接處全部進行焊接。見圖5。

圖5 自來水管線吊護保護措施

3.3 圍護施工

3.3.1 施工順序

考慮場地地質條件不佳,表層雜填土厚度達2～6 m，為防止施工過程中塌孔,進而影響圍護接縫質量，根據工期安排及施工現(xiàn)場加工區(qū)、機械施工空間要求及總平面布置情況，制定了“由北向南”的總體施工順序，即圍護總體施工由1#風道→A 出入口→D 出入口→2#風道。每個基坑先施工SMW工法樁，然后再施工地下連續(xù)墻，最后高壓旋噴樁補縫。

該施工順序的目的：

1）防止先施工地下連續(xù)墻，若造成塌孔，地下連續(xù)墻側混凝土將不規(guī)則，后實施的SMW工法樁無法保證密貼，帶來接縫漏水隱患；

2）可以實現(xiàn)SMW 工法樁機及地下連續(xù)墻施工相應的成槽設備在有限施工場地內流水作業(yè)；

3）SMW 工法樁施工較快，完成后即可撤場，騰出更大空間。

3.3.2 鉸吸式地下連續(xù)墻施工

鉸吸式地下連續(xù)墻，即分籠不分身地下連續(xù)墻。6 m左右幅長的地下連續(xù)墻鋼筋籠，根據現(xiàn)場情況，分為2～3幅的小鋼筋籠，之間設三角形凸凹子母口。一次成槽后，分幅的鋼筋籠分別進行吊裝就位，然后混凝土一次灌注，實現(xiàn)墻身在幅長范圍內是整體，沒有冷縫，整體受力的工況。

1）導墻施工及槽壁加固。因為2 根10 kV 電纜裸線的存在，為對其保護且不影響成槽，采取了沿線纜縱向大開挖，然后將線纜盡量靠近電力箱涵或者向反方向盡量遠離的形式，給鉆機成孔提供空間。

導墻設計為L 型，厚20 cm、深2m；因雜填土質不穩(wěn)定且處理10 kV 電纜裸線時開通槽，故導墻范圍內采用黏土袋填壓錯縫回填至地面；電力箱涵兩側50 cm范圍內采用人工開挖的方式。導墻施工時，在頂部預留槽壁加固的PVC 孔，對電力箱涵兩側采用雙排?600 mm@400 mm的旋噴樁進行加固，兩側的兩根樁緊貼下鉆，加固深度6 m。見圖6-圖8。

圖6 導墻底回填及綁筋

圖7 導墻后槽壁加固平面

圖8 導墻施工完成

2）成槽施工及槽壁檢測。因場地狹小且有較厚雜填土及大塊障礙的存在，單純使用氣舉反循環(huán)鉆機的成槽方法效率不高，而且在遭遇障礙后鉆頭損壞現(xiàn)象經常發(fā)生，嚴重的制約工期。經研究，確定三步走的施工新方法。

（1）因電力箱涵西側距離自來水管道較近，故選用?600 mm鉆頭的旋挖鉆機成孔，緩慢成孔取土，貼導墻南側、北側依次進行，保證成孔直徑達到800 mm。

（2）采用SG35成槽機在電力箱涵東側成槽。

（3）采用潛水鉆氣舉反循環(huán)斜鉆成孔法在電力箱涵下進行施工。將潛水鉆孔成槽機就位并將噴導管插入先行導槽中，采用單管抱管反循環(huán)鉆孔成槽。鉆孔成槽時，在架頭放置一個泥渣斗，啟動反循環(huán)系統(tǒng)和鉆機，讓鉆機沿噴導管向下鉆，鉆進過程中鉆頭切削泥塊掉入槽底，利用氣舉反循環(huán)氣柱，將渣土隨泥漿通過噴導管排到渣斗里。渣土沉淀后，分流的泥漿流回槽內，泥漿可重復利用。在成槽過程中，渣斗充滿后應及時更換。成槽后，采用超聲檢查深度、寬度、尤其兩側接頭處冷縫情況，不滿足時進行修槽及清孔。見圖9。

圖9 氣舉反循環(huán)斜鉆成孔法鉆機施工

3.3.3 成槽時障礙處理

成槽或成孔施工時，因較厚雜填土層的原因，極易遇到大塊障礙，在成槽機也無法處理的情況下，采用長臂挖機沿槽縱向開挖的形式挖掏；將挖機挖斗改造為寬600 mm。

3.3.4 鋼筋籠加工及吊裝就位

根據空間情況，地下連續(xù)墻鋼筋籠分兩幅吊裝就位，每幅寬約2.8 m；吊裝采用25 t汽車吊配合70 t履帶吊起吊并下放就位。左幅就位時需要用鋼絲繩進行橫向拉拽，右幅就位相對簡單。

3.3.5 水下混凝土灌注

灌注前，在電力箱涵左右各布置1套導管，同時灌注水下混凝土。

3.3.6 冷縫補縫施工

采用?600 mm@400 mm 雙重管高壓旋噴樁，對地下連續(xù)墻與SMW 工法樁的冷縫及自來水管左右的冷縫進行墻后旋噴，樁長同墻深，每處至少3 根，呈梅花型布置。

3.4 基坑降水及開挖施工技術

大口井降水，開挖采用260型長臂挖掘機+60型小型挖掘機。

3.5 基坑監(jiān)測技術

除嚴格按照國家規(guī)范執(zhí)行深基坑各項監(jiān)測項目外，本次基坑開挖增加了對電力箱涵和自來水1/4、1/2、3/4跨處變形監(jiān)測。經監(jiān)測，變形均符合相關規(guī)范要求，施工過程中懸吊保護的管線均處于安全狀態(tài)。

4 結論

深基坑圍護結構采用鉸吸式地下連續(xù)墻，保證了電力箱涵下的圍護封閉，開挖時采用桁架吊護對電力箱涵進行保護，最終實現(xiàn)基坑無漏水、電力箱涵無變形，節(jié)約了工期及成本。