橫跨地下通道基坑的管線原位保護技術

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

背景工程位于上海市黃浦區新天地127街坊，整個基地呈長方形，基地面積13 204 m2，由濟南路、湖濱路、順昌路、崇德路合圍而成，東側隔濟南路為126街坊項目。連接126/127地塊之間的地下室連接通道位于濟南路下方，連通道為地下2層結構，連接通道寬約18.8 m，長約31.0 m，基坑面積約580 m2，開挖深度約為16 m。基坑采用“兩墻合一”地下連續墻結合豎向3道鋼筋混凝土水平支撐的圍護形式，地下連續墻厚1 m，深32.7 m[1-4]。

根據勘察，沿濟南路方向有一信息電纜箱涵橫穿整個連通道基坑，電纜箱涵寬1.2 m，高0.8 m，埋深1.8 m，內有光纜、銅纜共30孔。在信息管線上方另有1根φ300 mm的自來水管和2根高壓電纜。施工期間此電纜管線不能進行搬遷，因此在地下通道施工時應采取相應的保護措施。在信息管線區域進行樁基、地下連續墻及土方開挖施工時需采取有針對性的防護措施（圖1）。

圖1 管線位置示意

2 管線保護總體思路

1）地下連續墻導墻施工前，將信息管線開挖暴露，采取措施將管線卸載。

2）信息管線開挖暴露及此處地下連續墻施工期間，管線責任單位進行現場指導，出現緊急情況時現場立即處理。

3）監測單位在管線處布置沉降監測點，每天監測1次。

4）在樁基圍護及地下室結構施工階段分別對管線進行托換，確保管線不移位、變形。

3 信息管線暴露措施

1）由管線責任單位對施工區域內的管線進行定位，隨后對定位區域內的管線進行開挖暴露。管線暴露后，先行對施工區域進行準確定位，確定地下連續墻的導墻位置。開挖范圍順管線方向為管線外邊線外放1.5 m，垂直于管線方向為地下連續墻導墻外邊線外放1.5 m。

2）采用挖機等設備在信息管線兩側打設20#槽鋼，深6 m，間距1.5 m，每個點位打設2根。槽鋼頂部平鋪焊接30 mm×200 mm×1 300 mm鋼板拉通，鋼板上部焊接加工成型的無縫鋼管龍門架，龍門架由φ160 mm×5 mm×3 000 mm無縫鋼管和30 mm×200 mm×2 200 mm鋼板組成，龍門架共計13組。為確保龍門架安全、牢固，在安裝結束后，龍門架頂部采用2根φ25 mm鋼筋連成整體，以加強龍門架的穩固性，確保管線安全。每榀龍門架上安裝2個50 kN手拉葫蘆用于牽拉管線，采用20#工字鋼作為托架，托住信息管線，扁擔按照1.5 m間距進行布置（圖2）。

圖2 龍門架示意

3）導墻及管線下方及兩側土方采用人工掏空，挖土深度至管線底以下20 cm左右。先放入工字鋼托架，由于管線底部托換采用厚30 mm鋼板，鋼板長度1.5 m，寬度1.3 m，單塊鋼板質量約460 kg，人工無法安置，需平放至溝槽內后，在管線另一側使用挖土機和鋼絲繩平行牽拉就位。鋼板就位后，清理泥土并焊接信息管線兩側的豎向鋼板。信息管線底部及兩側的鋼板分段、交錯焊接，以滿足鋼板接縫錯位需要。

4）電纜箱涵為鋼板全封閉焊接，上覆蓋鋼板和兩側鋼板間距2 m左右設置3 cm透氣孔，間距1.5 m設置1個龍門架懸掛系統。

5）開挖時，暴露一段用手拉葫蘆吊住。兩側手拉葫蘆同時起吊管線下的工字鋼托架，使托架與包裹信息管線的鋼板緊密連接即可。

6）在樁基、圍護施工時安排專人負責龍門架的保護工作，大型設備和起吊設備由專人指揮移位、吊放，鄰近鉆孔樁施工和地下連續墻施工時，應確保鉆桿、導管、成槽機、鋼筋籠吊放不碰撞龍門架，以最大可能保護龍門架和信息管線的安全。

4 圍護結構施工技術及措施

4.1 導墻制作

1）為便于地下管線的保護以及鋼筋籠下放后的位置調整，信息管線處導墻寬度適當加大，深度根據管線埋深進行調整。

2）導墻深度增加至1.8 m；管線下方導墻深度加深至2 m，厚度增加至50 cm，長度為信息管線保護區域地下連續墻分幅長度（7.8 m），導墻翻蓋混凝土延長至2 m。

3）導墻鋼筋采用雙層雙向網片，采用φ12 mm鋼筋，長度、深度、寬度同信息管線地下連續墻分幅。導墻混凝土強度等級提高至C40。

4.2 地下連續墻成槽施工

1）管線兩側的成槽按照常規進行，信息管線下方的土方利用抓斗橫向移動至管線下方進行成槽；由于管線下方僅保存約1.20 m的土方存在，一次性挖掘會影響槽壁質量和成槽質量。為了確保施工安全和質量安全，信息管線下方土方挖掘進度不宜過快，應采取慢挖慢進尺的方法，因此在進行信息管線下方土方挖掘前，對挖掘斗進行了必要的改裝，沿挖斗方向焊接截面厚度不小于3 cm、同抓斗寬度、長度控制在60 cm的鋼板組合體，鋼板組合體與抓斗成45°角。

2）考慮到成槽機的閉合特性，信息管線下方的土方宜采用抓斗切削的模式，只削不抓，每次的切削厚度不宜大于20 cm。一為保證槽壁的平面度，二是避免采用成槽機施工時碰撞信息管線。待抓土時間段成熟后，更換抓斗置換土方。

3）由于此段鋼筋籠須分2幅進行吊放，鋼筋籠吊放至槽段后需進行橫向移動，故成槽時深度必須加深0.5～1 m（圖3）。

圖3 地下連續墻成槽示意

4.3 鋼筋籠吊放

1）由于信息管線的存在，應根據槽段的特殊要求制作加工鋼筋籠，鋼筋籠不能作為一個整體制作，需制作2幅鋼筋籠。

2）鋼筋籠在吊放至槽段后，需進行橫向位移，必須2幅鋼筋籠同時進行，使得鋼筋籠連接緊密。

3）由于鋼筋籠下放至槽段后，上部通過橫向移動可連接緊密，下部則很難通過移動來實現連接，因此在地下連續墻鋼筋籠內部裝置定位油缸（圖4），每半幅鋼筋籠2只，油缸位置宜安裝在鋼筋籠底部并錯開灌注導管，油管宜綁扎連接在主筋上，油管為φ10 mm雙層高壓油管。導管位置距離鋼筋籠邊部1.2～1.5 m，油缸自由行程不宜大于50 cm。油管長度在鋼筋籠距離底標高20 cm左右，利用吊車懸空鋼筋籠，利用油缸和鎖口管之間的頂力使之合攏，以達到確保鋼筋連接緊密、基坑安全的目的。

圖4 定位油缸

4）鋼筋籠下放完成后，進行鎖口管的吊放。在鎖口管吊放完畢后，鎖口管外側的空余部位回填瓜子片等，然后同時啟動鋼筋籠內預留的油缸，使2片鋼筋籠緊貼。

5）鎖口管吊放完畢并對鋼筋籠進行外界施壓搭接后，調整預埋油缸的活塞，同時調整槽段兩側鎖口管的位置，并在鎖口管與未挖槽段間進行黃砂或粗骨料回填密實，以防止澆筑混凝土時發生繞流（圖5）。

圖5 槽段鋼筋籠吊放示意

6）由于此幅地下連續墻施工作業時間較長，為防止土體長時間暴露而引起的塌方，必須適當提高泥漿的黏度與相對密度。

5 后期托換

根據施工工況，在基坑開挖及地下室回筑階段信息管線有2次托換。

1）第1次托換。第1道支撐施工完畢后，將信息管線托換至第1道支撐上，拆除龍門架。為支承管線的荷載，圍護階段在信息管線下方增加了4根立柱樁。待第1道支撐養護完畢后，焊接18#工字鋼，形成8組門字形鋼框。門字形鋼框位于信息管線下方3～4 cm，然后利用龍門架的手拉葫蘆，將信息管線整體抬高1～2 cm，在空隙中填入短木方。卸荷后，信息管線完全由工字鋼框受力，拆除龍門架，進行下層土方開挖及結構施工。

2）第2次托換。地下室頂板位于信息管線下方，第1道支撐上方，地下室回筑階段必須對信息管線進行第2次托換。第1道支撐保留至地下室頂板完成后再行拆除。在信息管線區域3 m范圍，地下室頂板南北方向分為3塊，每塊長約6 m，施工縫處設置中置式止水帶。首先施工中間一塊頂板，在拆除相應區域工字鋼架后，支模施工此區域頂板，并在梁位置區域設置型鋼埋件，待養護完成后，重新焊接工字鋼架，托換信息管線。然后將南北2塊的工字鋼架拆除，頂板施工完成后置換在頂板上，完成全部托換。

6 實施效果

本工程采用托換的方法很好地解決了在管線無法搬遷的情況下地下連通道施工的難題，完全達到了管線原位保護的目的。基坑開挖后，地下連續墻接縫處沒有明顯的滲漏水現象，同時根據監測數據，在地下連續墻和基坑施工過程中，管線沒有發生不均勻沉降，滿足設計和施工規范要求，確保了管線的正常運營[5-8]。