鄰近地鐵大尺寸電力管溝原位保護技術研究

胡宸陽

浙江數智交院科技股份有限公司 浙江 杭州 310012

引言

隨著我國城市化建設快速發展，地鐵等地下工程大量出現。然而在城市中開挖基坑不可避免會遇到各種管線設施。一般在基坑開挖前對范圍內管線進行遷改，但是一些特別重要的大型管線、軍用管線等需要進行層層審批，往往需要很長的周期和較高的費用。有時候選擇采用原位保護可以有效減少工期和降低費用[1-2]。但是原位保護對管線變形控制等有較高的要求，需要引起重視和進行深入研究。

本文以某地鐵和商業地塊地下聯通道工程實例為背景，對鄰近地鐵基坑建設過程中大尺寸電力管溝原位保護技術進行研究，可以為今后同類工程提供參考。

1 工程背景

工程實例為某地鐵車站和商業地塊地下聯通道工程。通道東側連接地鐵車站出入口，西側連接地塊商業體地下室。周邊規劃以商業用地、公共設施用地為主。

商業地塊主要包括住宅、酒店辦公和商業建筑，最高38F，截至目前已交付使用。地塊圍護結構采用直徑800間距1000鉆孔灌注樁+直徑850間距600攪拌樁止水+內支撐。

車站出入口為L型，總長約50m，結構外輪廓寬7.3m，基坑開挖深度約9.6m，局部深坑12.6m。出入口基坑圍護結構采用直徑850間距600SMW工法樁+內支撐。

地下聯通道為地下一層單跨箱形結構，通道基坑長7.21m、寬11.66m、深約11m，采用明挖順做法施工。通道圍護結構采用直徑850間距600SMW工法樁+型鋼密插+內支撐形式。

本標段場地位于浙北平原區，擬建場地地貌屬于沖湖積平原區，平原區形成于全新世中晚期，由河湖水緩流沉積的物質堆積而成，主要由粉土、黏性土組成。地形平坦而開闊，水系呈疏齒狀，多有河、塘分布。基坑開挖范圍內有雜填土、砂質粉土、粘質粉土、砂質粉土、粉質黏土與粉土等。基坑底部位于砂質粉土。圍護底部位于淤泥質粉土夾粉砂粉質黏土。

現狀電力管溝橫穿通道上方，電纜溝尺寸為1.5×1.2m，底部埋深約2.2m。根據現場場地條件、工期、造價等因素，對該管線采取原位保護。

圖1 基坑平面圖

2 實施方案

地下聯通道工籌關系為商業地塊已交付使用，地鐵先開通運營，后進行通道施工。

由于電力管溝尺寸較大且近鄰運營地鐵車站，需要謹慎研究實施方案并嚴格按照要求施工，既要保證基坑開挖安全穩定，又要保證管溝的變形和結構安全滿足要求。

基坑開挖范圍內存在強透水層粘質粉土、砂質粉土、粉質黏土與粉土，必須保證止水帷幕的止水效果。一旦發生滲漏可能會危及基坑、電力管溝以及地鐵的安全，后果嚴重。

地下聯通道基坑靠近商業地塊和地鐵兩側利用既有圍護結構，另外兩側采用直徑850間距600SMW工法樁+型鋼密插，靠近地塊側設置一根800mm直徑鉆孔灌注樁。基坑外側采用直徑800間距500高壓旋噴樁加強止水，坑內采用直徑850間距600 三軸水泥土攪拌樁加固。基坑設置兩道內支撐，第一道采用600×800mm鋼筋砼支撐，第二道采用直徑609×16mm鋼支撐。在靠近地塊處，設置C20素砼封堵，標高為冠梁底至坑底。電力管溝范圍無法施工圍護樁，采用直徑2400mm大直徑MJS進行整圓加強。

地下聯通道基坑內采用直徑850間距600三軸攪拌樁加固。坑外陽角采用雙重管旋噴樁樁加固，深度范圍為地面以下2m至坑底以下3m。基坑內降水井采用管井2口，井深為深入坑底以下5m，開挖前需進行降水試驗。坑外布置應急降水井，正常工況下坑外不進行降水。

基坑開挖時，在電力管溝兩側的工法樁之間焊接20mm厚Q235鋼板，每塊寬度1m，在分層開挖過程中連續設置直至坑底。鋼板與工字鋼翼緣三面圍焊，焊縫高度12mm，焊縫長度=350×2+1000mm。鋼板表面噴15cmC20噴射混凝土，與工法樁形成剛性整體，保證基坑整體穩定。

具體施工步驟如下：

第一步：先施工通道基坑圍護、MJS加固、工程樁、攪拌樁加固、旋噴樁接縫、降水井等。第二步：施工冠梁（與地鐵及地塊冠梁或圍護有效連接）、第一道支撐和連梁、防撞墻，連梁與管溝之間空隙采用砂漿填實。達到設計強度后，按需降水，分步開挖，隨挖隨架設第二道鋼支撐。第三步：施工墊層及底板。第四步：待底板達到設計強度后，拆除第二道支撐。然后施工頂板及側墻（需同步施工傳力帶）。第五步：待頂板及側墻達到設計強度后。拆除第一道混凝土支撐，然后割除通道范圍內地鐵出入口工法樁圍護，再鑿除地鐵出入口側墻。然后結構與地鐵出入口聯通。割除期間降水井需繼續降水。第六步：電力管溝下方采用磚塊進行支撐。然后拆除地塊樁基以及肥槽內的填土及傳力帶、拆除第一道混凝土支撐，割除期間降水井需繼續降水。然后連接底板與頂板，鑿除地塊結構墻。第七步：待接口處達到設計強度后，施工頂板防水層。隨后回填土至地面。

由于基坑鄰近地鐵，施工中須特別注意：

注意動態化施工，根據前序施工期基坑變形優化后續工況施工參數和施工順序，減少對地鐵設施的影響。

需制定完善的應急預案，人力、物力、財力等需配備到位，責任落實到人，協調好個方面的力量保證基坑施工期間地鐵設施的安全。

考慮到施工中的風險因素，施工應嚴格按照設計要求工序進行，基坑開挖遵循“分層、分塊、對稱”的原則，每層土開挖深度控制在1m。

通道與地鐵出入口中間既有的混凝土墻、支撐冠梁等混凝土構件拆除應編制專項拆除方案。支撐拆除需采用靜力切割方式，避免鑿除引起的振動對地鐵盾構隧道的影響。

工法樁中H型鋼不再進行拔除。

旁側基坑開挖需實施時空效應控制，應滿足《城市軌道交通結構安全保護技術規程》（DB33/T1139-2017）4.2.4 節規范要求[3]。通道冠梁與地鐵出入口冠梁應有效連接。先鑿除出入口一部分冠梁，漏出鋼筋，將通道冠梁鋼筋與出入口冠梁鋼筋有效焊接，再重新澆筑混凝土。

通道施工時，應先封閉底板再施作集水坑部分。

圖2 工法樁連接節點圖

3 效果及評價

地下聯通道施工完成后，電力管溝以及近鄰地鐵至今未發生異常情況。監測結果表明電力管溝、通道基坑以及地鐵變形都在允許范圍之內。通過對電力管溝采取原位保護方案，極大地縮減了工期并降低了管線遷改相關措施費用，取得了良好的效果。

本文以該地鐵和商業地下聯通道工程實例為背景，對近鄰地鐵基坑建設過程中大尺寸電力管溝原位保護技術進行研究分析和提出方案，為今后同類工程提供參考。