某地鐵施工穿越既有電力隧道節點處理方案研究

林 林

（上海隧道工程有限公司，上海市200032）

0 引 言

隨著我國經濟實力的不斷壯大，為了緩解越來越擁堵的道路狀況，各大城市都在大力發展地下軌道交通。但是相比地面建筑，地下工程往往會遇到各種各樣的地下障礙物，如原有建筑物基礎、舊樁、現狀管線、廢棄的人防工程等[1-2]。這已經成為當前地下工程基坑施工的難題之一，直接影響著工程進度和施工質量[3-4]。因此在基坑施工中，針對具體情況采取合適的處理方式，是保證地下工程施工順利進行的關鍵。本文以鄭州軌道交通1 號線一期工程紫荊山站為例，就該工程在施工中遇到一超高壓電力隧道的處理方案進行針對性研究，為后續類似工程提供參考[5-6]。

1 工程背景

紫荊山站為鄭州軌道交通1 號線一期工程中間站點，為軌道交通1 號線和2 號線的換乘站。該車站位于紫荊山立交橋東南象限紫荊山公園內，1 號線為東西走向，2 號線為南北走向下穿金水河，兩站呈十字交叉換乘。按施工的先后順序，又分為Z1、Z2、Z3 和Z4 共4 個區域,如圖1 所示。

圖1 紫荊山站總平面圖

2 工程難點

影響地鐵施工的電力隧道為人民路變電站～黃河路變電站區間，區間里程約2.5 km，2002 年建成。穿越紫荊山站段電力隧道位于金水河河床底5.07 m，為鋼筋混凝土結構，埋深約10 m。該段隧道穿過1 號線西端頭井，并與2 號線與電力隧道與附屬結構圍護結構平行交錯，該兩區域待破除處理的范圍廣、時間長、難度大、成本高。

紫荊山路電力隧道穿越紫荊山站1 號線西端頭井及2 號線附屬結構，電力隧道凈尺寸2.2 m×2.5 m，頂覆土7～10 m。根據前期調查，待廢棄電力隧道采用礦山法施工，隧道支護形式為結構外側埋設超前小導管注漿加固，鋼桁架支護及噴射混凝土護壁，內部結構為300 mm 厚鋼筋混凝土。由于該電力隧道埋設深度較深且穿越紫荊山站1 號線、2 號線處圍護結構，對后期施工產生障礙，且具有一定的施工風險，需進行處理。

3 處理方案設計

3.1 處理思路分析

施工方會同業主、監理、設計等各參建方多次討論，制定了明挖破除、內部破除和全回轉鉆機清障三種破除方案。由于明挖破除需要的施工場地較大，而現場并不具備作業條件；全回轉鉆機清障需從外地調集設備、人員，施工成本較高；經綜合考慮后，最終選擇了內部破除方案。首先，將與地墻相交需要處理的電力隧道劃分為C1、C2、C3 和C4 共四個區域，如圖2所示。其中，電力隧道與1 號線西端頭井北側相交區域為C1 區；電力隧道與南側相交區域包括工作豎井和聯絡通道為C2 區；電力隧道與二號線過河段封堵墻相交區域為C3 區；電力隧道與二號線南端頭井南側地墻相交區域為C4 區。

圖2 電力隧道處理區域劃分圖

（1）C1 區：吸納鄭州地區以往的施工經驗，采用內部破除的施工工藝；

（2）C2 區：采用明挖破除，圍護結構加內撐的圍護體系附加降水的施工工藝。圍護結構選用鉆孔灌注樁，內嵌高壓旋噴樁止水。支撐體系采用首道混凝土支撐+兩道鋼圍檁鋼支撐的支撐體系；

（3）C3、C4 區根據C1 和C2 區的破除效果對比后，采取了明挖破除的方案。

3.2 方案施工組織

以C2 區為例介紹明挖破除法工藝流程，即采用圍護結構加內撐的圍護體系附加降水的施工工藝。圍護結構選用鉆孔灌注樁，由于施工場地狹小，周圍有自來水管線（管徑1 m），且坑底處于地下水位以下，因此選用灌注樁內嵌高壓旋噴樁止水。支撐體系采用首道混凝土支撐+ 兩道鋼圍檁鋼支撐的支撐體系,如圖3 所示。

圖3 電力隧道處理剖面圖

3.2.1 施工特點簡述

將該圍護與常規圍護結構相比，根據本工程的實際特點做了以下處理：

（1）在騎馬井的位置施工灌注樁至電力隧道頂，為了增加該區域剛度和防水效果，在騎馬井位置增加兩排旋噴樁，并留有搭接長度；

（2）灌注樁應避開在圍護結構與地墻交接位置，防止灌注樁影響地墻成槽施工，該位置用三排高壓旋噴樁以增加該區域剛度和止水效果；

（3）該基坑與一根埋深4 m 管徑1 000 mm 的自來水管最小距離僅0.9 m。為防止開挖時，基坑變形過大引起自來水管破裂，釀成重大事故，在開挖前先把該水管暴露并加強基坑監測，確保水管安全；

（4）電力隧道底板已經在地下水位以下，輔助采用井管降低地下水水位。對于C2 區的電力隧道工作井采用逆做法破除的工藝；

（5）隧道破除后需對原隧道進行內部封堵處理，防止下道工序——地下連續墻施工時發生泥漿流失及混凝土超灌。封堵采用沙包堆在磚砌擋墻加混凝土塞口，并在塞口混凝土內置注漿管的多層防水方案；

（6）基坑開挖后地墻位置采用超深導墻，回注至地面，這樣既能保證清除效果，防止土體坍塌，又能保證周圍土體穩定。

3.2.2 施工工藝流程

施工工藝流程為：施工放樣→灌注樁施工→高壓旋噴樁施工→基坑封閉等待強度→基坑降水→開挖土方→架設支撐→連續開挖至坑底→電力隧道破除→垃圾清理分層導墻回筑→回填→地下墻施工。

明挖破除的優點是：施工工藝成熟，計算理論可靠，施工組織簡單，施工風險較小，施工工期較短。

3.2.3 圍護結構及降水井施工要點

紫荊山電力隧道處理共41 根鉆孔灌注樁，樁徑800 mm，樁長17.1 m，基坑深11 m，嵌入6.1 m。高壓旋噴樁共111 根，樁徑800 mm 樁長17.1 m，主要起止水帷幕作用。

電力隧道明挖破除時，由于基坑底板已經位于地下水位以下，需設置降水井8 口以降低地下水位，保證基坑開挖安全，提供良好的施工環境。因基坑內電力隧道障礙物的存在，不滿足在坑內施工降水井的要求，所以采用坑外降低地下水頭的方式降水。

3.2.4 基坑開挖施工要點

C2 區基坑支撐體系采用首道鋼筋混凝土支撐與兩道鋼支撐，工作井最大開挖深度為12.9 m。

基坑開挖按時空效應原理分為若干個單元開挖，嚴格規定了每個單元的挖土時間和支撐時間，以減少圍護變形，其基本原則是：“土方開挖分層、分塊、對稱、平行、留土護壁，限時完成開挖與支撐”。

基坑開挖時“由深向淺”逐段開挖，以機械挖土為主，人工修挖為輔。

3.2.5 電力隧道破除施工要點

電力隧道采用精確放樣抽槽破除，以減少破除工作量，從而減少基坑暴露時間，節約工期，節省造價。根據電力隧道構造特點，破除時要徹底破除一襯和二襯。電力隧道采用抽槽破除，破除寬度適應深導墻施工空間，聯絡通道北側墻破除，底板抽槽滿足地墻深導墻施工空間，拱頂破除以便于回填。

3.3 施工工期分析

原有電力隧道停電計劃為2011 年4 月15 日開始，線纜改遷工程于1 個月內完成，即2011 年5 月15 日具備電力隧道內部破除條件。C2 區圍護結構施工與電纜割接同步進行，電纜割接完成時圍護結構已封閉，降水井也打設完成、基坑滿足開挖條件。具體的紫荊山站電力隧道處理施工工期見表1。

表1 紫荊山站電力隧道處理施工工期

從實際施工過程來看，按該方案實施后約兩個月即完成，可滿足項目需要，施工過程安全可控，取得了理想中的結果。

4 結 語

本文依托工程在緊鄰紫荊山商業區、金水河和金水河橋以及交通繁忙的主干道金水路的復雜情況下施工，通過采取一系列有效的地下障礙物處理方法，既保證了地下連續墻的施工質量，使深基坑順利完成，又較好的控制了基坑變形和地面沉降，保護了周邊環境。這說明，根據工程的具體情況，因地制宜，采取經濟、合理、安全的地下障礙物處理方法，能取得較好的效果。