鄰近深基坑石油管線的保護措施研究

郭 小 衛

(上海長凱巖土工程有限公司,上海 200093)

0 引言

隨著城市的發展，城市中心地段基坑工程的周邊環境條件越來越復雜。基坑工程施工時會導致基坑四周土體產生不均勻的位移和沉降，進而對周邊環境產生影響。與一般的建筑物相比，地下管線直接與土體相接觸，受到土體作用時會發生明顯的位移和變形[1]。同時，地下管線一般與該片區域的市民生活息息相關，管線被破壞時影響范圍大。因此基坑工程施工時需要采取措施避免周圍的管線受到影響。基坑工程是圍護結構與土體相互作用的復雜性工程，而地下管線與土體有著緊密的聯系，因此基坑工程施工對于管線的影響不應當單從管線周邊土體位移來考慮，而是綜合考慮基坑、土體、管線的相互作用[2,3]。本文結合浙江嘉興某地塊案例，對基坑工程在設計施工過程中采用的保護措施進行闡述。

1 工程概況

該地塊位于嘉興市乍浦鎮，基坑周長約600 m，基坑開挖面積約18 000 m2。本工程地下1層，基坑開挖深度3.35 m～5.4 m。基坑周邊環境圖見圖1。

1.1 周邊環境概況

本基坑南側為空地，基坑邊線距紅線46.8 m；基坑北側為與本項目一起開挖的基坑，開挖深度相當，兩基坑邊線最近距離為10.7 m；基坑西側紅線外為道路綠化帶，綠化帶寬度約20 m。因此本工程基坑南側、北側、西側的環境保護要求相對較低。

本工程環境保護重點為東側，基坑東側開挖邊線包含2根石油管線、2根燃氣管線，其中距離石油管線最近距離為10.0 m。由于管線距離基坑開挖邊線很近，容易受到基坑施工的影響。石油管線一旦破裂，造成的影響極大，不僅污染環境，而且會嚴重威脅施工人員的安全。因此，采取保護措施嚴格控制輸油管道的變形尤為重要。

東側管線分布情況表見表1。

1.2 工程地質條件及水文條件

1.2.1工程地質條件

基坑圍護設計主要參數表見表2。

本工程基坑開挖深度及圍護樁長度范圍內涉及的地基土有①層雜填土、②層粉質粘土、③層淤泥質粉質粘土、④1層粘土、④2層粉質粘土。

表1 管線分布情況表

表2 基坑圍護設計主要參數表

1.2.2水文條件

本場地土層中孔隙潛水主要賦存于①,②,③層雜填土、粉質粘土、淤泥質粉質粘土中，承壓水主要賦存于⑧-3a層砂質粉土夾粉質粘土中。根據鉆孔實測資料，地下水位穩定埋深為0.00～1.20之間。由于地下水位較淺，基槽開挖時，坑底可能出現積水現象，應及時采取排水措施。

1.3 基坑圍護形式及支撐形式

場地東側臨近石油管道區域，圍護結構剖面圖見圖2。采用雙排鉆孔灌注樁門式剛架圍護，前排(圖中右側)采用φ800@1 000灌注樁，有效樁長11.5 m，后排(圖中左側)采用φ750@3 000灌注樁，有效樁長11.5 m，前后排樁間采用φ700@900雙軸水泥土攪拌樁止水，搭接300，有效樁長10.0 m，水泥摻量15%。

2 管線變形的影響分析

本項目基坑工程施工對于輸油管道的影響，主要分為兩個階段：

第一階段為支護樁施工階段對管線的影響，主要包括灌注樁施工、雙軸攪拌樁，因此施工過程中要針對東側管線提出有針對性的施工措施；

第二階段為土方開挖階段對管線的影響，該階段對管線的影響是最為顯著的，因此一定要做好土方開挖的控制工作，盡量減少基坑開挖所導致的基坑變形。其影響效果見圖3，圖4。

3 施工針對性措施

3.1 施工前的準備措施

1)在正式施工前，必須現場摸清原管線的位置、深度，確保不會在施工時直接破壞管線。

2)基坑支護施工前做好監測方案并采集初始值，施工時做好管道監測工作，嚴格控制管道變形。管線的變形不能超過設計及管線管護單位要求的變形要求。

3)在正式施工前，必須對施工班組對東側管線的危險性進行認真和詳細的交底，避免施工時發生安全質量事故。

3.2 圍護結構施工對管道的保護

1)沿東側管道一側的圍護結構施工之前，設置測斜管等監測點，實施監控圍護結構施工對管道的影響，并動態調整施工方案。

2)控制東側的圍護樁施工速度，每天施工數量不宜過多。

3)鉆孔灌注樁采用跳打方式施工，跳打的間隔根據監測結果隨時調整。

3.3 管道周邊的施工荷載控制

1)嚴禁挖土機械、運輸機械等在東側基坑外行走和作業，以保證東側輸油管道范圍內施工荷載小于10 kPa。

2)挖機作業均在基坑內部進行，以減小機械動荷載對輸油管道變形的擾動影響。

3)基坑東側不作為出土通道，所有車輛在基坑內側行走。出土路線為由東向西出土。

3.4 土方開挖對輸油管道的保護

1)每層挖土深度不得超過1.5 m，放坡平臺寬度不得小于15 m，臨時放坡比為1∶2，沿基坑周邊20 m寬度范圍內的土方應間隔跳挖施工，每塊間隔長度不得大于15 m，分層高度不得大于3 m，嚴禁超挖，開挖至坑底后，應立即澆筑墊層(暴露時間不得超過8 h)，避免基坑坑底暴露。混凝土墊層需直接澆搗至圍護樁內側面形成有效支撐。

2)基坑土方開挖時，發揮基坑的時空效應，化大為小，嚴格按照土方分區進行開挖。土方開挖至標高后，應快速、及時澆筑墊層封閉，盡快完成底板施工，素混凝土傳力帶及時完成以形成可靠支撐。

3.5 信息化施工措施

1)做好監測配合工作，充分利用監測工作提供的各項數據，完善和改進施工工藝或施工程序，做到信息化施工，確保基坑施工始終處于受控狀態。

2)場區內外的監測。

嚴格按監測方案進行基坑監測，項目部指派專人記錄、整理、分析，項目部根據實際監測的結果制定下一步施工計劃。

同時，加強對東側管道的目視巡視，基坑開挖階段每4 h對東側管道進行一次巡視，發現異常情況立即處理。

3.6 其他技術措施

1)土石方開挖線放出后，應實地復核開挖邊界線與東側輸油管道的空間關系，如發現與設計不符，應立即通知設計單位，對設計方案做出調整。

2)基坑監測數據、現場巡查結果應及時整理和反饋。當出現下列危險征兆時應立即報警，并通知石化公司，同時應采取相應技術措施進行控制：a.支護結構位移達到設計規定的位移限值；b.支護結構位移速率增長且不收斂；c.支護結構構件的內力超過其設計值；d.基坑周邊建(構)筑物、道路、地面的沉降達到設計規定的沉降、傾斜限值；基坑周邊建(構)筑物、道路、地面開裂；e.基坑出現局部坍塌等安全性破壞。

3)支護結構或基坑周邊的監測中若出現達到報警值的情況或其他險情時，應立即停止基坑開挖，并應根據危險產生的原因和可能進一步發展的破壞形式，采取控制或加固措施。危險消除后，方可繼續開挖。必要時，應對危險部位采取基坑內回填、臨時支撐等應急措施。

4 結語

在基坑施工過程中，基坑東側變形較小，監測數據穩定，基坑開挖過程較平穩。該結果表明所采用的針對性措施發揮了作用，減小了基坑施工過程中東側輸油管道帶來的風險，可為今后類似工程提供了參考。