城市綜合管廊明挖基坑大直徑自來(lái)水管保護(hù)實(shí)踐

陳 鵬 王 艷

（1.武漢市市政道路排水工程有限公司 430000；2.武漢市市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 430000）

0 引言

在城市地下綜合管廊工程建設(shè)過(guò)程中，地下管線遷改及管線保護(hù)與工程施工存在著重要的制約和依存關(guān)系。綜合管廊設(shè)置于地下，多采用明挖或暗挖，施工中與其他既有市政設(shè)施交互影響。一方面需要將綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)的管線遷移出去，另一方面不在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)，但因結(jié)構(gòu)施工距離較近，破壞原有結(jié)構(gòu)層受力平衡而出現(xiàn)破裂或斷裂，施工空間狹窄，機(jī)械設(shè)備操作時(shí)容易對(duì)既有設(shè)施管線造成破壞。如果處理不好或重視不夠，就會(huì)造成地面沉陷或管線斷裂，引起水電中斷、通訊中斷、交通擁堵，對(duì)周邊居民生活帶來(lái)極大的不便。尤其是正在運(yùn)行中大管徑自來(lái)水管，水頭壓力大，一旦施工中發(fā)生破壞，將危及施工人員生命安全，造成巨大的損失及惡劣的影響。如何在保護(hù)好既有地下管線前提下，確保新建地下工程安全順利地實(shí)施，對(duì)施工過(guò)程中的保護(hù)措施提出高標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文結(jié)合黃孝河綜合管廊工程，對(duì)既有大直徑自來(lái)水管的保護(hù)技術(shù)進(jìn)行探究和總結(jié)，以供同類工程施工參考。

1 黃孝河綜合管廊項(xiàng)目概述

1.1 工程概況

黃孝河綜合管廊（中一路～和諧大道）工程是黃孝河綜合管廊及相關(guān)道路排水工程的子項(xiàng)工程之一，南接中一路綜合管廊、北至和諧大道綜合管廊，廊管線全長(zhǎng)4677.55m。其中：中一路～興業(yè)路段為雙艙斷面（永旺段已實(shí)施），長(zhǎng)609m；興業(yè)路～塔子湖明渠段采用三艙斷面，長(zhǎng)1510m；塔子湖明渠～和諧大道段采用兩艙斷面，長(zhǎng)2558.55m。綜合管廊包括了管廊主體、管廊節(jié)點(diǎn)、附屬設(shè)施、監(jiān)控中心。低位箱涵工程，南起興業(yè)路、北至低位箱涵泵站，全長(zhǎng)4970m。包括箱涵主體工程、附屬構(gòu)筑物工程。綜合管廊與低位箱涵共槽施工。施工采用明挖法施工，基坑主要位于：1-2 素填土4.9m；2-2淤泥質(zhì)黏填土1.1m；3-1黏土2.3m；3-3淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土5.8m；3-4 粉質(zhì)黏土夾粉土4.6m；3-5 粉土、粉質(zhì)黏土、粉砂互層6.3m，施工段主要位于承壓水地層之間。

根據(jù)地下管線探測(cè)，后湖大道斜穿段綜合管廓（K1+020～K1+060），斷面上方分布一根現(xiàn)狀Φ1200 自來(lái)水管道，長(zhǎng)58m。該管道屬于后湖片區(qū)城市供水主管道，處于正常運(yùn)行狀態(tài)；管道底標(biāo)高17.4～17.6m，位于設(shè)計(jì)冠梁標(biāo)高19.85m 以下，對(duì)管廊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響。管廊及箱涵結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸為BH=19.1m×8.357m，自來(lái)水管標(biāo)高為：管頂標(biāo)高18.6～18.8m；管底標(biāo)高17.4～17.6m，管徑為DN1200，外徑為DN1500，管材為球墨鑄鐵管，見(jiàn)圖1所示。

圖1 綜合管廊與自來(lái)水管位置關(guān)系圖

1.2 維護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

綜合管廊基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為SMW工法樁，設(shè)計(jì)冠梁頂標(biāo)高為20.3m，基坑寬度為19.1m，第一道橫撐頂面標(biāo)高為17.1m，設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與管線交叉處距離過(guò)近，樁基施工容易破壞管道。

2 大直徑自來(lái)水管原位施工保護(hù)技術(shù)

2.1 方案比選

經(jīng)過(guò)對(duì)DN1200大直徑自來(lái)水管的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)懸吊保護(hù)技術(shù)、托架保護(hù)技術(shù)、托架+鋼筋網(wǎng)保護(hù)技術(shù)從可行性、安全性、工期、成本等方面進(jìn)行對(duì)比分析，最終選用托架+鋼筋網(wǎng)保護(hù)技術(shù)，托架采用立柱+型鋼桁架。

2.2 立柱+型鋼桁架+鋼筋網(wǎng)保護(hù)技術(shù)

自來(lái)水管道兩側(cè)布置14 根Φ900 鉆孔灌注樁，內(nèi)插HN700×300×13×14 型鋼作為立柱支撐，見(jiàn)圖2 所示?？v向焊接HN656×301×12×20 型鋼、橫向焊接HN300×300×12×20 型鋼作為支撐骨架，在橫向水平型鋼上鋪設(shè)鋼板；上部C20 通長(zhǎng)鋼筋；框架C22@800 鋼筋，通長(zhǎng)鋼筋與框架焊接形整體落在立柱鋼板上焊接，見(jiàn)圖3所示。

圖2 Φ900灌注樁基礎(chǔ)平面布置圖

圖3 立柱+型鋼桁架布置圖

管道外采用鋼筋保護(hù)網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，底部保護(hù)立柱樁基礎(chǔ)A900 鉆孔灌注樁，H 型鋼立柱間距為9～12m，端部間距H 型鋼立柱為4m，寬為2.1m，立柱樁基礎(chǔ)A900 鉆孔灌注樁型鋼截面HB700×300×13×24，灌柱樁距管道外側(cè)凈距不小于0.3m，以免造成管道外壁觸碰自來(lái)水管道，見(jiàn)圖4所示。

圖4 管線保護(hù)支撐體系結(jié)構(gòu)平面布置圖

Φ1200 自來(lái)水管道斜穿基坑，H 型鋼立柱埋入立柱樁基礎(chǔ)，A900 鉆孔灌注樁5m 深，立柱型鋼至自來(lái)水管道底部。在立柱頂部水平縱向設(shè)置一道656×301×12×20 型鋼焊接，立柱型鋼頂部水平橫向設(shè)置一道型鋼300×300×12×20 支撐水平縱向型鋼焊接，為線管保護(hù)支撐，支撐型鋼寬2.1m，平鋪10mm 厚鋼板在自來(lái)水管道底部。立柱型鋼內(nèi)側(cè)設(shè)置一道剪刀撐：位于基坑底標(biāo)高上部3m 處、剪刀撐高2m、寬2.1m，剪刀撐材料為L(zhǎng)125×125×12角鋼，見(jiàn)圖5所示。

圖5 H型鋼立柱支撐示意圖

管道兩側(cè)設(shè)置鋼筋籠:上部C20通長(zhǎng)鋼筋；框架C22鋼筋@800，通長(zhǎng)鋼筋與框架焊接形成整體落在立柱鋼板上焊接，焊縫深度和寬度要滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

Φ1200 管道斜穿基坑跨度58m，在基坑沿自來(lái)水管底部平行布置鋼板托架支撐，鋼板與自來(lái)水管道兩側(cè)采用C22鋼筋框架間距800焊接在鋼板上，保證自來(lái)水管道不被碰撞破壞，見(jiàn)圖6所示。

圖6 管道外鋼筋保護(hù)網(wǎng)布置示意圖

考慮到管道兩端轉(zhuǎn)角擴(kuò)大基礎(chǔ)支撐梁跨度大，中間設(shè)置一根鋼格構(gòu)立柱進(jìn)行支撐，立柱樁采用灌注樁加格構(gòu)柱。格構(gòu)柱伸入灌注樁內(nèi)3m 深，立柱樁鋼筋伸入底板內(nèi)0.55m，同時(shí)加入止水格構(gòu)柱，間距0.75m，交替布置；4 根角鋼400×400×10mm，焊接成格構(gòu)柱，C12@1500 鋼筋圍繞角鋼貼焊一周。格構(gòu)柱頂部：L140×10 角鋼與格構(gòu)柱頂平焊，綴板350×250×10 焊在格構(gòu)柱四面，鋼板f=20緊貼格構(gòu)柱支撐，頂著第一層混凝土支撐，格構(gòu)柱與混凝土支撐腋下焊接鋼牛腿，第二層鋼支撐與格構(gòu)柱聯(lián)系梁規(guī)格：一字形綴板500×300×12@600與[40a槽鋼焊接成縱向聯(lián)系梁，與格構(gòu)柱焊接成次支撐梁，一字形570×360×10 肋板布置在次支撐梁內(nèi)，聯(lián)系梁與鋼管支撐關(guān)系：A609 鋼管支撐橫撐著縱向聯(lián)系梁，L80×80×10mm 角鋼焊接成U 形，抱住鋼管支撐焊接在聯(lián)系梁上，鋼管支撐腋下加肋鋼牛腿，鋼管支撐落在縱向聯(lián)系梁上，L45×45×5mm 角鋼塞在鋼管支撐底部、鋼管支撐緊貼角鋼、鋼管支撐與角鋼夾角縫隙用木條填實(shí)，見(jiàn)圖7所示。

圖7 橫撐與縱向聯(lián)系梁節(jié)點(diǎn)布置示意圖

三軸水泥攪拌樁采用標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)方式施工，搭接形式為全斷面套接一孔施工，搭接長(zhǎng)度均為250mm，采用上下各一次噴漿攪拌施工工藝。

SMW 工法為三軸水泥攪拌樁內(nèi)插H 型鋼，采用Φ 850@600 三軸樁內(nèi)插H700×300×13×24 型鋼，見(jiàn)圖8所示。

圖8 無(wú)法打樁處支護(hù)平面示意圖

2.3 管道兩端擋土板施工工藝

管道兩端部位擋土工藝流程見(jiàn)圖9所示。

圖9 管道兩端部位擋土工藝流程

自來(lái)水管道兩端豎向設(shè)置28b槽鋼擋土板，豎向間距0.28m（腰梁處不設(shè)置）。自來(lái)水管道上下部位設(shè)置水平橫向熱扎型鋼焊接至管道上下部位（腰梁處不設(shè)置）、自來(lái)水管道底部設(shè)置300×300腰梁鋼筋混凝土，縱向設(shè)置A850 厚型鋼混凝土攪拌墻，基坑開(kāi)挖時(shí)周邊土體穩(wěn)定，見(jiàn)圖10所示。

圖10 管道兩端上下部分擋土板施工示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加速，市政管線的新建、擴(kuò)建、維修中，“蜘蛛網(wǎng)”和“馬路拉鏈”等問(wèn)題日益突出。為了不影響城市居民的日常生活，在綜合管廊明挖基坑工程中，必須對(duì)鄰近的構(gòu)筑物和地下埋置管道進(jìn)行安全防護(hù)。本文主要通過(guò)對(duì)黃孝河綜合管廊工程明挖大口徑水管加固和防護(hù)實(shí)踐，對(duì)其加固與防護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述，以期更好地為促進(jìn)城市地下工程順利建設(shè)提供參考。