基坑工程范圍內(nèi)既有溫泉井的保護(hù)之實踐創(chuàng)新
——以福州某溫泉區(qū)域基坑工程為例

吳艷斌 劉鵬輝 涂儒杰 肖子涵 張業(yè)強(qiáng)

(1.中國建筑第四工程局有限公司 廣東廣州 510000；2.中建四局建設(shè)發(fā)展有限公司 福建廈門 361000)

1 工程概況

某工程地處福州市鼓樓區(qū)古樂路以東，總用地面積18 526 m2，總建筑面積67 594.53 m2。項目所在地周邊溫泉資源豐富。該項目基坑開挖深度約5m～8m，局部超過10m，在紅線內(nèi)東北角處有3口歷史悠久溫泉古井，是福州湯文化象征的代表之一。建設(shè)單位為了實現(xiàn)土地資源利用最大化，提高經(jīng)濟(jì)效益，將溫泉井所在區(qū)域面積納入地下室結(jié)構(gòu)內(nèi)。但溫泉井所屬單位要求施工階段溫泉井仍需正常運行。故，項目施工過程，溫泉井的保護(hù)是其重中之重。

根據(jù)該項目特點，其基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，施工機(jī)械多，基礎(chǔ)施工各個工序工種交叉作業(yè)多，基坑支護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括三軸攪拌樁+H型鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)、混凝土灌注樁、內(nèi)撐梁結(jié)構(gòu)、單軸攪拌樁等，工程樁采用預(yù)應(yīng)力靜壓管樁。3口溫泉井處在地下室東北角內(nèi)，必須通過對溫泉井豎向主管、溫泉井水平支管兩大方面采取保護(hù)措施，保證施工過程不破壞溫泉井，并保證施工過程溫泉井正常營運，并保證工程進(jìn)度。

以上兩大方面是溫泉井保護(hù)重難點工作，因此施工過程需避免因施工作業(yè)而破壞溫泉井豎管及支管；采取創(chuàng)新性的技術(shù)措施包括：管樁施工先行使用引孔施工工藝、埋設(shè)監(jiān)測點對溫泉井豎管變形情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，改變溫泉井附近工程樁的樁型，采用大口徑單軸攪拌樁內(nèi)插鋼管施工工藝，對溫泉井豎管形成有效的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)置臨時鋼平臺、土方開挖期間利用型鋼作為溫泉井水平支管的支撐點，保證開挖期間支管正常使用等系列保護(hù)措施，從而保證工程進(jìn)度。

2 溫泉井豎向主管保護(hù)技術(shù)難點及其措施

2.1 重難點問題

(1)保證溫泉井豎向主管在施工過程中不受到破壞且正常使用。

(2)消除施工過程中土體對溫泉井豎向主管產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力。

(3)土方開挖后，土體下降，建立新的支撐平臺，應(yīng)使溫泉井豎向主管管頭保持在原有的平面上，不改變其現(xiàn)有構(gòu)造布局。

(4)重新搭設(shè)操作平臺，保證溫泉井豎管在施工期間能正常提升維保。

2.2 采取的技術(shù)措施

(1)在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力管樁施工前，對土體在施工過程中所產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，在溫泉井豎管周邊半徑1500 mm處埋設(shè)土體位移監(jiān)測點，以用于后續(xù)施工過程對溫泉井豎管受到的擠壓應(yīng)力變形進(jìn)行實時監(jiān)測，提供可靠的數(shù)據(jù)，保證溫泉井豎管的安全如圖1所示[1]。

圖1 溫泉井豎管監(jiān)測數(shù)據(jù)

(2)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，改變溫泉井周邊工程樁樁型及施工工藝，在離溫泉井50 m半徑范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力管樁采用先行引孔施工，減少樁擠壓應(yīng)力對溫泉井豎向主管產(chǎn)生的變形。

(3)沿著溫泉井周邊半徑1500 mm處，布置一圈水泥攪拌樁，攪拌樁口徑φ800 mm，內(nèi)插DN80無縫鋼管；根據(jù)地勘報告，以中砂層作為攪拌樁嵌固端，無縫鋼管內(nèi)插，增強(qiáng)水泥攪拌樁的整體剛度；對溫泉井豎管形成一個整體封閉式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，有效地阻隔基坑支護(hù)及樁基施工中的擠壓應(yīng)力傳導(dǎo)如圖2～圖3所示[2]。

1-溫泉井豎管 ；2-溫泉井套管；3-水泥攪拌樁；4-鋼管；5-井口受力板；11-土體位移監(jiān)測點

1-溫泉井豎管；2-溫泉井套管 ；3-水泥攪拌樁；4-鋼管；5-井口受力板；6-土層；7-溫泉井井道

(4)在土方開挖時，先開挖地面500 mm高度土層，露出水泥攪拌樁；采用人工打鑿方式，將水泥土剔除，露出無縫鋼管作為鋼平臺支撐點并布置槽鋼，滿足整體鋼平臺受力要求；鋪設(shè)花紋板，并安裝好溫泉井豎向主管的檢修提升架，焊接固定于鋼平臺上；破除原始水泥支墩，將原有溫泉井豎管井口受力點板轉(zhuǎn)換至鋼平臺上，以平臺作為豎管受力支撐點；溫泉井井道與井口受力板嚴(yán)密貼合，以防施工過程垃圾污染溫泉井如圖4～圖5所示[3]。

(5)溫泉井豎管橫穿地下室底板區(qū)域加強(qiáng)防滲處理，橫穿底板部分豎管及套管，采用外焊一圈外徑325 mm，高1200 mm無縫鋼管，沿?zé)o縫鋼管焊接兩段翼環(huán)；無縫鋼管與套管之間縫隙采用石棉水泥封堵，保證密實，并在其外圍澆筑一層混凝土保護(hù)層。

(6)鋼管支撐架橫穿混凝土板處，在混凝土板厚中部焊接止水鋼板，滿焊一圈，發(fā)揮防水作用。

1-溫泉井豎管；2-溫泉井套管；4-鋼管；5-井口受力板；8-槽鋼；9-鋼花紋板

1-溫泉井豎管；2-溫泉井套管；3-水泥攪拌樁；4-鋼管；5-井口受力板；8-槽鋼；9-鋼花紋板；10-溫泉井檢修提升架；12-無縫鋼套管；13-止水翼環(huán) 14-石棉水泥；15-混凝土保護(hù)層；16-止水鋼板

3 溫泉井水平支管保護(hù)技術(shù)難點及其措施

3.1 重難點問題

(1)需保證溫泉井水平管在施工過程中的正常外輸使用。

(2)溫泉井水平支管，由基坑內(nèi)橫穿至地下室外墻，土方開挖時支管將處于懸空狀態(tài)，懸空段最長約為21 m，需采取有效的技術(shù)措施，防止懸空段水平支管在自身自重作用下及溫泉水輸送過程，豎向線荷載超過支管抗彎性能，從而導(dǎo)致支管變形超出極限值而破壞。

(3)施工過程中，大型機(jī)械設(shè)備的擠壓力將對支管產(chǎn)生位移與變形，需合理地安排土方開挖順序，阻斷大型施工機(jī)械在該區(qū)域施工時壓的應(yīng)力傳導(dǎo)。

3.2 采取的技術(shù)措施

(1)采用型鋼管廊、型鋼支撐架和鋼構(gòu)支撐架,型鋼支撐架采用HM488×300×11×18型號型鋼作為材料，在溫泉井周邊地下室主體結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備施工前，合理排布型鋼支撐架。根據(jù)溫泉井支管的兩處延伸段，從最遠(yuǎn)端到基坑邊鋼構(gòu)支撐架之間的距離進(jìn)行均勻分布，使溫泉井支管管廊受力合理；結(jié)合項目地勘中土質(zhì)情況，控制型鋼下沉深度，保證土體開挖或型鋼支撐架的懸空段不大于入土段的三分之二；位于基坑邊冠梁上的鋼構(gòu)支撐架，用角鋼∠36×36×4焊接骨架(骨架為500mm×500mm×1500mm高)，控制好支撐架面標(biāo)高，使標(biāo)高控制在地下室頂板結(jié)構(gòu)面標(biāo)高如圖6～圖8所示。

1-型鋼管廊；2-型鋼支撐架；3-鋼構(gòu)支撐架；4-溫泉井支管；7-止水鋼板

1-型鋼管廊；2-型鋼支撐架；4-溫泉井支管；5-土工布保護(hù)；8-土體；9-支撐點與管廊焊接

1-型鋼管廊；2-型鋼支撐架；5-土工布保護(hù)；10-管廊剖口連接通道；11-溫泉井支管

(2)在施工完成型鋼支撐架及鋼結(jié)構(gòu)支撐架，對溫泉井支管周邊的土體進(jìn)行開挖，開挖深度在頂板標(biāo)高下500 mm；臨時拆除溫泉井支管，鋪設(shè)型鋼管廊，型鋼管廊采用HN700×300×11×24型號型鋼,采用焊接將支撐點擊管廊接觸面焊接固定；固定完成，在型鋼管廊預(yù)先鋪設(shè)雙層土工布，將溫泉井支管重新接上并包裹做好防護(hù)措施；在型鋼管廊與溫泉井支管交界處，采用氣割切出300 mm×150 mm高的剖口，作為連接通道，構(gòu)成一個完整的支撐管廊。

(3)土體分層分段開挖，在型鋼支撐與地下室底板交接部位，焊接止水鋼板；型鋼支撐架橫穿混凝土板處，在混凝土板厚中部焊接止水鋼板；采用腹部300 mm、兩側(cè)翼50 mm、厚3 mm材質(zhì)，沿支撐架滿焊一圈，發(fā)揮其防水作用。底板施工完畢后，在地下室頂板模板施工完，分步分段拆除保護(hù)結(jié)構(gòu)，其順序：先臨時拆除溫泉井支管→拆除型鋼管廊→切除底板面以上型鋼支撐架→封閉預(yù)留孔洞模板鋪設(shè)→設(shè)置鋼筋支架點→恢復(fù)溫泉井支管。

(4)雙層土工布用于保護(hù)溫泉井支管表面完整，在發(fā)生風(fēng)險性破壞時可以吸收部分溫泉水水壓，保護(hù)周邊施工人員安全。

4 結(jié)語

在工程建設(shè)開始之初，對溫泉井結(jié)構(gòu)特性及運行情況的研究非常必然。基此，結(jié)合項目土質(zhì)情況、周邊環(huán)境、實際施工工藝等方法，因地制宜對豎向主管采取水泥攪拌樁形成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在水泥攪拌樁中內(nèi)插鋼管提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體抵抗土體擠壓應(yīng)力能力，且在地下室土方開挖階段作為臨時鋼平臺支撐點；可以保證溫泉井井口標(biāo)高不變化，減少影響其正常運營不良因素；利用基坑支護(hù)體系中H型鋼合理設(shè)計水平支管管廊位置，以H型鋼作為管廊支撐點，能有效地保護(hù)水平支管的穩(wěn)定性及正常使用。一系列有效的溫泉井保護(hù)技術(shù)措施，對項目順利的開展、節(jié)約工程成本、提高工程進(jìn)度起到了至關(guān)重要的作用。

溫泉井的保護(hù)措施研究及應(yīng)用，國內(nèi)無可借鑒相關(guān)工程經(jīng)驗，以該項目為載體，對溫泉井本身運行結(jié)構(gòu)及施工過程產(chǎn)生的各個因素影響研究，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施及其工程實踐應(yīng)用，形成可行性強(qiáng)的施工工藝，增加了核心技術(shù)的市場競爭力。為日后在溫泉水資源豐富的區(qū)域存在同類工程提供了工程借鑒經(jīng)驗，具有良好的理論探索和實踐借鑒意義。