市區復雜工況基坑施工綜合技術

季 凡 丁

(上海新泰建筑工程有限公司,上海　200000)

0　引言

21世紀是地下空間的世紀，地下空間工程發展迅猛，城市內將會有越來越多的深基坑工程，隨著我國建設工程的大范圍展開，城市地下空間工程中的復雜周邊環境、地質環境等對施工企業及技術人員提出了更高要求。因此充分引進和利用先進的施工技術，來解決市中心深基坑施工的各種難題，將是今后深基坑施工的發展方向。

本文所述背景工程潘廣路—逸仙路電力隧道工程二標10號工作井人員出入口通道基坑深度大，且高壓電纜箱涵橫向隔斷基坑圍護結構，同時在施工過程中電纜正常通電使用。基于此本文詳細闡述了極復雜工況條件下深基坑圍護及高壓電纜箱涵加固、保護等施工技術。

1　工程概述

潘廣路—逸仙路電力隧道工程二標10號井位于江楊南路、長江西路交叉口西南側綠化帶中，場地西側毗鄰蕰藻浜變電站。10號井人員出入口結構尺寸為24.35(18.9)m×5.6 m×9.6 m(深)，基坑圍護采用深22 m φ600@800 mm鉆孔灌注樁+深18 m φ700 mm高壓旋噴樁填充。

人員出入口基坑內橫跨一條220 kV高壓電纜箱涵，寬2.7 m，高1.3 m，埋深3.0 m，且無法搬遷。由于高壓電纜箱涵位置特殊(見圖1)，基坑圍護結構必須在箱涵兩側斷開，因此為保證箱涵穩定，使基坑圍護結構連續，同時具備良好的止水效果，是本工程需要解決的幾大難題。

2　施工難點分析

本工程基坑環境復雜，如何在確?；訃o的同時減小對周邊環境尤其是箱涵的影響為施工重點、難點，因此需采取針對性措施解決如下難題：

1)基坑內高壓電纜箱涵將兩端基坑圍護隔斷，缺口2.7 m，在確保箱涵安全、穩定、正常運行的情況下，需采取合理的基坑圍護措施將圍護缺口進行閉合，且臨近運行中高壓電纜箱涵施工必須將擾動降到最低，同時滿足上述兩種情況下的基坑圍護措施是需要解決的首要技術難題。

2)在基坑開挖和結構施工過程中，箱涵整體暴露，且箱涵結構制作年代久遠，結構抗剪弱，施工整個過程中高壓電纜正常通電。若施工過程中對箱涵結構擾動增大，極易造成箱涵結構斷裂，危及內部高壓電纜，因此采取切實可行的箱涵保護方案尤為重要。

3)電纜箱涵下基坑圍護可能會產生移位、傾斜等現象[1，2]，造成箱涵下圍護結構存在缺口，導致后期缺口處的滲漏水現象，因此在基坑開挖后應對圍護缺口處采取封堵措施，避免造成工程質量及人身安全事故。

3　復雜工況下基坑施工關鍵技術

3.1　箱涵兩側圍護施工

在滿足大口徑樁徑進行圍護缺口封閉的同時，將對箱涵的擾動減至最小，經過多種技術方案的甄選，決定采用MJS工法樁進行圍護缺口加固，該工法具有樁徑大、土體置換率高、周邊擾動小等特點，并在原樁位進行施工參數的試驗，滿足要求后進行施工。

3.1.1原位成樁檢測

本工程所采用MJS工法樁為直徑3.6 m大直徑樁，為確保成樁質量，通過原位試驗進行樁徑及主要參數確認。成樁檢測采用鉆孔取芯的方法，分別在鉆孔中心向外1.65 m位置取芯，共計取三點，如圖2,圖3所示。

通過對所取芯樣檢測分析，芯樣中的水泥含量滿足設計要求，故MJS工法樁直徑、成樁質量符合要求。

3.1.2MJS工法樁布置

本次加固區域為基坑兩側箱涵底部以及基坑缺口處，MJS工法樁樁徑為3 600 mm，樁長度為22 m。鉆孔位置位于箱涵兩側，與箱涵垂直凈距30 cm。缺口處與原基坑圍護結構搭接處樁體截面角度為180°，共計4根，基坑外側樁體截面角度為360°，共計8根。MJS工法樁工程量如表1所示。

水泥土摻量為60%，采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0，加固后無側限抗壓強度不小于1.0 MPa，滲透系數應小于10-7cm/sec。

表1　MJS工法工程量

3.1.3漿液配比

通過試驗配比，本工程采用漿液按照1∶1的配合比配置，漿液(無外加劑)要經過攪拌和兩次過濾后方可進入高壓泵。在制漿過程中應隨時測量漿液比重，漿液比重應控制在1.5以上，攪拌時間不小于30 s，一次攪拌使用時間亦控制在4 h以內,注漿漿液配比見表2。

表2　注漿漿液配比

3.1.4施工中難點控制

1)電纜箱涵及周邊環境保護。

由于高壓電纜箱涵在施工過程中正常通電使用，為確保人員出入口基坑施工過程中電纜管線安全，在基坑圍護施工前需對其進行針對性保護。主要采取以下幾點保護措施：

a.在MJS施工前需對電纜箱涵位置進行暴露，將電纜箱涵上部土體清除，減少箱涵頂部荷載；

b.MJS工法樁施工過程中必須嚴格控制地內壓力；

c.施工中，加強周邊重點構(建)筑物的沉降監測；

d.利用監測數據為MJS工法提供指導，通過監測數據不斷修正MJS工法地內壓力等施工數據和施工節奏，減小對周邊環境的影響。

2)排泥量處理。

MJS工法樁具有噴射壓力高，流量大且排泥量大等特點，施工過程需排放大量泥漿，而本工程文明施工要求高。針對上述情況采取如下措施：

a.現場配備每小時能處理10 m3泥漿以上的泥水分離設備(見圖4)，同時預留了100 m3大小的泥漿池。

b.嚴格監控泥漿排放量，及時外運分離的泥土。

c.加強泥漿處理設備或泥漿池周邊的防護工作，安排專人進行施工區域保潔，避免發生揚塵污染。

3.2　箱涵保護施工

高壓電纜箱涵寬2.7 m，高1.3 m，橫跨出入口基坑部分凈長5.6 m，根據電纜箱涵運行管理單位提供的資料：高壓電纜箱涵為鋼筋混凝土結構，內部22根高壓電纜，自重約5 t/m3。根據現場實際情況和運行管理單位溝通后，決定采用懸吊保護方案較為合理。

經詳細計算及計算機模擬，采用“懸吊保護”措施，以保證基坑施工過程中箱涵穩定。采取6道均勻分布的懸吊梁將箱涵整體吊起，并與基坑頂圈梁及第一道混凝土支撐連接成整體(頂圈梁及混凝土支撐需達到設計強度)。

3.2.1懸吊系統設計

設計單組懸吊梁由上橫梁、下橫梁及連系梁組成，懸吊梁共6道，均布于600×600混凝土支撐上。下橫梁承托電力箱涵，長3.5 m，采用20號雙拼工字鋼；上橫梁橫跨于箱涵上方兩側混凝土支撐上，長6.0 m，采用32號雙拼槽鋼；連系梁連接上下橫梁，長2.6 m，采用20號槽鋼，見圖5。

3.2.2懸吊系統安裝施工

安裝施工前須將箱涵整體暴露，清除箱涵頂部及兩側土體。箱涵兩側應對稱卸土，避免箱涵受到不均勻側向力影響。為避免對箱涵擾動過大，安裝過程中應盡量減小開挖面和挖土量，下橫梁安裝由中間向兩端依次進行。

3.3　圍護缺口封堵

箱涵下基坑圍護結構缺口處寬2.7 m，為MJS工法樁加固范圍。為確?；影踩浜€定，在基坑開挖過程中應及時對缺口部分進行封堵。圍護結構缺口常規封堵方案有以下2種：

1)鋼筋混凝土擋墻；

2)鋼構件擋板。

鋼筋混凝土擋墻封堵具有與兩側圍護結構整體連接性強，但工序繁瑣，需等待養護強度，工期較長；鋼構件擋板封堵在能夠保證缺口封閉的情況下，具有操作簡便，施工效率高。根據現場基坑開挖情況選擇第二種方案，即鋼板撐外加槽鋼加肋。

本工程基坑開挖后，經檢查圍護結構缺口處MJS樁體水泥含量較高，無滲漏水情況。缺口部分采用4 mm厚鋼板封堵，鋼板面采用16號槽鋼橫向加肋，槽鋼間距1.5 m，與缺口兩端鉆孔灌注樁內部鋼筋焊接成整體，鉆孔灌注樁內部鋼筋需先鑿出，見圖6。

3.4　沉降監測及警戒值設定

MJS工法樁、箱涵懸吊、基坑開挖及結構施工全過程，安排專業監測人員對電纜箱涵、周邊管線等變化進行實時監測。并設定警戒值，管線及箱涵報警值為：速率±3 mm/單次，累計±10 mm；周邊地表報警值：速率±5 mm/單次，累計+10 mm,-30 mm。

在施工前測得箱涵沉降初始值，整個施工期間，每天監測箱涵沉降情況。一旦沉降量超出警戒范圍，應立即停止施工，并采取土方回填等應急措施[3]。

監測數據顯示，10號井人員出入口通道施工過程中，電纜箱涵日最大沉降量0.25 mm，累計最大變化量1.38 mm；電力管線日最大沉降量-0.15 mm，累計最大變化量-1.19 mm；信息管線日最大沉降量0.23 mm，累計最大變化量-2.18 mm。各項數值均低于警戒值，因此復雜工況基坑施工過程中對電纜箱涵及周邊管線的影響均在控制范圍以內。

4　結語

市區復雜工況條件下，深基坑施工難度大，但是采取針對性的技術措施，能夠有效地減少對周邊環境影響[4,5]。根據本工程基坑開挖后缺口處的加固情況以及施工過程中高壓電纜箱涵沉降監測數據，在既有構筑物下面采用MJS工法作為基坑支護結構和進行地基加固是切實可行的，其加固效果在實際工程中得到驗證。

針對本工程高壓電纜箱涵自重大、抗剪性弱等特點設計了懸吊系統及懸吊保護施工技術，根據施工過程中高壓電纜箱涵監測數據，懸吊系統的應用對高壓電纜箱涵的保護是非常成功的，保證了電力管線的正常使用，節省了高額的電力管線遷改費用，具有較高的經濟意義，對以后類似工程有著積極的借鑒意義。