地鐵車站既有管線下方地下連續(xù)墻施工技術

□文/王雷

摘要：地下連續(xù)墻成槽受市政管線等障礙物限制的現(xiàn)象越來越普遍，如何安全順利的完成此類施工任務成為值得探討的問題。文章結合天津地鐵220 kV電纜下方地下連續(xù)墻施工經(jīng)驗，分別介紹了氣舉反循環(huán)和液壓槽壁機傾斜成槽配合自制切土箱進行既有管線下方地下連續(xù)墻成槽的施工技術并對兩種工法進行了對比分析。

關鍵詞：既有管線；地下連續(xù)墻；成槽；氣舉反循環(huán)；地鐵

隨著城市化進程的加快，城市軌道交通建設的蓬勃發(fā)展，地鐵施工條件也越來越受到各種因素的限制。各類地下管線由于涉及產(chǎn)權單位多、切改時間長、協(xié)調難度大、財力物力消耗多等因素，成為制約工程建設工期的關鍵因素。而傳統(tǒng)的液壓抓斗成槽機只能直上直下進行成槽施工，不能掏挖障礙物下方的土體。本文結合天津地鐵220 kV電纜下方地下連續(xù)墻施工的成功經(jīng)驗，對既有管線下方地下連續(xù)墻施工常用工法的工藝過程、工法特點做簡要探討。

1　工程簡介

1.1　設計概況

天津地鐵6號線南運河站主體基坑長319.6 m，標準段寬32.0 m，標準段開挖深度為17.6 m，圍護結構采用800 mm厚地下連續(xù)墻，墻深33.0 m。在地下連續(xù)墻施工期間基坑內有一趟220 kV高壓電纜無法完成切改工作，分別橫跨GDL7和GDL17號地下連續(xù)墻。

1.2　風險分析

220 kV電纜位于車站蓋挖段（里程約DK+217.75處），電纜箱涵為混凝土結構，寬2.2 m、，高0.8 m、埋深約1.0 m，箱涵里有6根高壓電纜。需要在對220 kV電纜進行原位懸吊保護后，再施作其下方地下連續(xù)墻。220 kV電纜為天津市市政設施主干線，涉及整個華北電網(wǎng)系統(tǒng)的供電，無法進行遷改。而且，在施工期間不能對其造成任何損壞損傷，一旦電纜造成損壞將會在3 m范圍內產(chǎn)生高壓電弧，造成人員觸電傷亡。

2　成槽前準備工作

2.1　導墻施工

管線附近10 m范圍內均采用深導墻形式。導墻深度為3 m、厚度≮30 cm，翼墻長度≮1.5 m，在管道外側四角各設置一道200 mm×20 mm的角鋼，角鋼四周焊接厚度為10 mm的鋼板，與導墻澆筑成整體對管道進行包裹保護。由于該施工區(qū)域緊鄰市政排水管道，土體常年受到浸泡多為松散的淤泥，極易塌方，再加上在電纜架護過程中對部分土體產(chǎn)生了擾動。為滿足導墻溝槽開挖要求，保證導墻的穩(wěn)定性，采用3∶7石灰土進行回填。為防止場區(qū)5～12 m深度范圍內淤泥質粉土層發(fā)生槽壁坍塌現(xiàn)象，在槽段兩側距離槽壁0.5 m處（為防止型鋼插入時發(fā)生偏移，因此距離槽段0.5 m處）各設置一排樁長12 m的型鋼咬合圍護樁，頂部用工字鋼縱向焊接成整體并澆入導墻內，在地下連續(xù)墻施工完畢后再拔除，見圖1和圖2。

圖1　導墻結構

圖2　型鋼圍護樁剖面

2.2　槽段劃分

施工前將管涵影響范圍內的地下連續(xù)墻分幅進行調整，幅寬調整為2.8 m+d+2.8 m（d為管涵外徑，2.8 m為成槽機抓斗的寬度），地下連續(xù)墻的中心線調整至管涵的中心處。220 kV電纜處槽段開挖寬度為8.1 m，實際施工完成后每幅墻寬在5.9～6.0 m為保證鎖口管的穩(wěn)定性，將槽段兩側70～75 cm的超挖部分采用大粒徑的礫石混合粘土回填密實，實踐證明在混凝土灌注過程中混凝土側壓力較大，若回填不密實將導致鎖口管發(fā)生傾斜，影響地下連續(xù)墻接縫的施工質量，見圖3。

圖3　地下連續(xù)墻槽段平面

3　成槽機傾斜配合切土箱成槽

3.1　開挖管線兩側槽段

成槽前對施工場地進行平整、硬化，在成槽機站位處鋪設20 mm的鋼板。按一般的成槽工藝，緊貼管道兩側保護鋼板各成一抓，每一抓的寬度為2.8 m。

3.2　長臂挖機開挖下方土體

用ZX230型長臂挖機由兩側采用摳挖的方式開挖5～7 m深度范圍內的土體。挖掘機的挖掘翅盡量加長以增加開挖的范圍。挖掘機站位要準確、牢固，挖掘機的機械臂要嚴格與地下連續(xù)墻中心線重合。在開挖過程中注意由專人指揮，挖掘機嚴格按照手勢進行開挖，手勢指揮一下，挖掘機動一下，每個動作都要在收到指令后進行，在開挖過程中嚴禁刮碰泥皮和觸碰電纜架護桁架。

3.3　成槽機開挖管線下方土體

首先在距離電纜一定距離處設置一根鎖口管，本工程鎖口管放置在管線外側1.0 m處，將鎖口管傾斜合適的角度，注意下方要插入泥土內一定深度以保證其穩(wěn)定性。220 kV電纜下方土體開挖共分為3步，前兩步分別將鎖口管放在兩側各1.0 m的位置，采取成槽機抓斗吊挖的方式開挖，即成槽計抓斗不下放到底部懸吊抓土的方式進行開挖；第三步在一側鎖口管緊貼管線外皮下放，然后傾斜一定角度，采取以上開挖方式將清理電纜下方的土體清理干凈。在施工過程中要求成槽司機在下放抓斗時打開抓斗，而且下放一段深度后提升一下，在提升順利的情況下再繼續(xù)下放，以免上方未開挖的土體將抓斗卡住。

3.4　切土箱

特制2個切土箱（1個備用）用以清理管線成槽機和挖掘機無法觸及的土體。切土箱采用20 mm的鋼板焊接而成，切土箱寬0.8 m、長2.5 m，一端焊接在鎖口管上，另一端用端板封閉，中間和與鎖口管連接的部位設置加強板，下方切成平順、光滑的坡口。

在施工時切土箱首先伸到電纜下方，然后緩慢下放，直至遇到要切削的土體，然后上下移動切削土體，在切削一定時間后將切土箱提升至地面，清除切土箱里面的土體。值得注意的是切土箱的下放速度不易過快，由于土體阻力很大這樣的切削效果并不好，而且容易損壞切土箱。切土箱一次的切土量根據(jù)實際確定，這與伸入土體的長度和切入土體的深度有關，但當切土箱內有一部分土體時一定要提升至地面清理后再繼續(xù)切，因為當切土箱內有一定土體時繼續(xù)切土就十分困難了，而且實際證明采用“一次少切土多切幾次“的方式效果更好。當在管線一側無法滿足切土要求時，在另一側也用切土箱對土體進行清理。

3.5　沉碴清理

在用切土箱將管涵下方剩余土體清理干凈后，對槽段內的碴土進行清理。在清理前可能會發(fā)現(xiàn)里面碴土增加的很多，這不一定是塌方造成的，因為在用以上方法開挖的過程中只有一部分土體被挖出，有很大一部分被撞到或刮到兩側。

4　工法適應性對比

目前在建的天津地鐵5、6號線涉及同類管線影響的車站共有4個，共影響8幅地下連續(xù)墻施工，其他單位采用氣舉反循環(huán)成槽進行成槽。而利用液壓槽壁機傾斜配合切土箱成槽均較氣舉反循環(huán)成槽，成槽質量、工期、造價等方面具有優(yōu)勢，見表1。

表1　工法適應性對比

項目氣舉反循環(huán)成槽成槽機傾斜配合切土箱成槽備注成槽質量工期/d造價/（元·m-3）施工條件6 m標準幅綜合單價環(huán)境保護沉渣較多，需進行清孔換漿3 1 765.5占用場地較小產(chǎn)生大量泥漿，需處理，環(huán)境影響大沉渣容易清理2.5 491.4大型機械設備需要較大的場地正常成槽使用的泥漿，較環(huán)保

5　結論與建議

天津地鐵6號線南運河站利用槽壁機傾斜成槽、自制切土箱清理剩余土體成功完成了220 kV電纜下方兩幅地下連續(xù)墻施工，確保了既有管線的安全和正常使用，保證了基坑圍護結構的施工質量，實現(xiàn)了工程的關鍵工期節(jié)點，該項技術在類似環(huán)境進行地下連續(xù)墻施工中具有很大地推廣應用價值。但本工藝未十分成熟，需要在后續(xù)施工應用中進行完善、改進。

1）在施工前需會同參建各方對施工方案進行詳細的討論，對每個細節(jié)要進行分析。合理安排各施工工序，做好銜接。配備組織責任心強、具有類似施工經(jīng)驗或地下連續(xù)墻施工經(jīng)驗豐富的人員，對各種機械設備做好維修保養(yǎng)，施工所需材料和應急材料施工前要配備到位。

2）加強施工監(jiān)測。施工前對既有管線、電纜支架、型鋼支護、地表采集初始值，在施工過程中進行24 h監(jiān)測（每4～6 h測一次），發(fā)現(xiàn)異常情況及時上報。

3）由于成槽機抓斗的傾斜角度、切土箱的能力和鋼筋籠吊裝的限制，本工藝適用于管涵寬度為2.5 m以下地下連續(xù)墻成槽施工。

4）根據(jù)電力部門的相關要求，220 kV電纜保護需由專業(yè)的保護公司進行架護，采用鋼桁架對電纜進行懸吊保護。實際施工顯示架護桁架不要高出地面這樣對成槽機的站位、挖掘機掏土影響很大，可以采用角鋼和鋼板包裹，然后澆筑在導墻內，不但降低了保護成本，而且方便施工。

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□中圖分類號：U231+.3

□文獻標識碼：C

□文章編號：1008-3197（2016）02-51-02

□收稿日期：2016-02-05

□作者簡介：王雷/男，1982年出生，工程師，天津市地下鐵道集團有限公司，從事軌道交通工程施工技術管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.02.017