復雜環境下的市區長距離隧道圍護結構施工技術

邵倚旻

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

隨著城市建設的飛速發展，現代化城市逐漸從城市空間擴張走向城市地下空間開發，其中市區長距離地下隧道正是地下空間開發的一種新的發展趨勢。長距離地下隧道能有效緩解過境交通的壓力，分流長距離通過性交通與區域性到發交通，提高通行效率和服務水平[1-2]。

長距離隧道大多建在比較擁擠的市區，由于在市區內穿越，且線路較長，其建設環境勢必非常復雜，特別是紛繁交錯的公用管線嚴重制約了長距離隧道的建設。本文以無錫太湖大道改建工程為例，闡述了復雜環境下的市區長距離隧道圍護結構如何避讓公用管線及施工過程中的針對性的管線保護技術。

1 工程概況

作為無錫第一大道的太湖大道，東接京滬高速公路無錫東互通，西至環湖路太湖風景區，不僅是連接高速公路和太湖風景區的城市主要出入通道之一，還是快速溝通無錫市東西片區的一條重要的東西向交通性主干道，同時也承載著中心城區南北向交通轉換的重要功能。

本工程為無錫市太湖大道節點改造工程SD2標，全長1 689 m，工程范圍自通楊路起，至興竹立交止，穿越無錫市的中心地帶。工程為地下雙向四車道，地面雙向六車道加雙向非機動車道和人行道（圖1）。

圖1 太湖大道改建工程結構斷面圖

全線圍護結構采用φ850 mm的SMW工法樁，型鋼H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm隔一插一，深度15～ 17 m，采用第1道鋼筋混凝土支撐，第2道φ609 mm鋼管支撐（圖2）。

2 工程沿線管線分布情況

本工程主要的環境復雜點在于工程沿線分布有30多處橫穿基坑的公用管線，由于工程沿線兩側均為居民住宅，這些公用管線大部分為居民小區的進戶管，包含了自來水管、煤氣管、信息管及供電電纜等，幾乎涵蓋了常規的市政公用管線的全部內容。

圖2 太湖大道改建工程圍護結構斷面

由于這些管線的運營牽涉到小區居民的正常生活，對管線搬遷造成的社會影響比較大，管線搬遷難度較大。

3 工程圍護結構施工策劃

對于地下工程而言，圍護形成封閉的質量是確保基坑安全的關鍵，由于橫穿管線的存在，整個基坑被分割成了若干段。要想對復雜的管線采取針對性的技術措施，首先我們對于不同類型的管線進行分類梳理，從對基坑圍護施工造成的影響程度這一角度入手，對沿線公用管線進行梳理。通過梳理不難發現，橫穿基坑的公用管線對于圍護施工造成的影響主要可分為以下3類：

1）橫穿基坑的架空線高度影響機械設備無法正常 施工。

2）橫穿基坑的單根埋地管線導致圍護無法連續施工。

3）橫穿基坑的密集埋地管線導致圍護無法連續施工。

通過對背景工程及大量市區地下工程的研究，對于不同公用管線影響的類型，應采取不同的方法進行施工。結合背景工程的具體管線分布及影響情況，針對上述3類影響基坑圍護施工的公用管線進行重點研究，找到切實可行的基坑圍護施工技術，同時確保公用管線的安全。

4 避讓公用管線的基坑圍護施工技術

4.1 采用改變基坑圍護形式解決架空線高度影響問題

對于橫穿基坑的架空線高度影響機械設備無法正常施工的情況，以背景工程分布在塘南路以東的2組高壓架空線為例，架空電纜線橫穿基坑（圖3），離地高度僅10.6 m。

圖3 架空高壓線平面分布示意

工程原設計全線采用φ850 mm的SMW工法樁圍護，在架空線影響區域，工法樁型鋼長度達到16.5 m，工法樁樁機的高度達到20 m，導致在高壓線影響范圍投影面內無法進行SMW工法樁的施工，其關鍵問題在于專用的施工機械受到限制無法實施。

對于此類的管線問題，我們采用更換施工機械，即同時改變圍護結構形式的方法予以解決。本工程通過局部將原φ850 mm的SMW工法樁圍護調整為φ800 mm鉆孔灌注樁圍護＋φ700 mm高壓旋噴樁接縫止水（圖4），調整范圍為架空線投影面加上兩側的安全施工距離共計20 m（圖4），從而將SMW工法樁機變更為鉆孔灌注樁機，采用GPS-10型回旋鉆機＋小型旋噴樁機進行施工，降低了施工機械的高度，有效地避讓了架空高壓電纜線，使工程建設順利進行。

圖4 圍護結構調整范圍示意

在市區施工類似的架空管線的影響是常見的，在保證基坑安全的前提下，適當對基坑圍護形式進行局部的調整，是解決管線影響的有效手段。

4.2 采用旋噴樁后補缺方法解決橫穿埋地管線影響

對于橫穿基坑的單根埋地管線導致圍護無法連續施工，以背景工程分布在塘南路以西的煤氣管及直埋電纜為例，管線橫穿基坑，管線埋深為1.2 m（圖5）。

圖5 埋地管線分布斷面示意

局部單根或單組橫穿基坑的地下管線在本工程分布較多，包括了自來水管、煤氣管、電力管線及信息管線，此類管線管徑在800 mm以內，工法樁在管線兩側緊貼管線施工，樁體無法形成有效搭接，導致基坑的止水帷幕未形成封閉。

為了確保圍護體的有效擋土、止水及公用管線的安全，在圍護開口處采用高壓旋噴樁進行補缺，并將公用管線進行懸吊。具體采用了φ800～φ1 200 mm的高壓旋噴樁進行外側補缺，既作為圍護缺口處的重力式擋土墻，又作為止水帷幕，并且由于坑底土層為粉砂層，滲透系數大，為了起到封底止水效果，同時在基坑內側坑底以下至圍護底施打2排高壓旋噴樁封底止水（圖6）。

圖6 圍護跳倉-高壓旋噴樁補缺平面示意

在基坑開挖之前將上述管線利用鋼筋混凝土支撐及20#槽鋼橫梁進行懸吊，確保管線安全，管線下土方采用小挖機翻土至無管線影響區域后挖除（圖7）。施工期間對上述管線進行跟蹤監測，以監測數據指導施工，加強對管線的保護。

圖7 管線懸吊示意

在市區施工類似的不予搬遷管線的影響是常見的，在保證基坑安全的前提下，通過采用工法樁圍護跳倉-高壓旋噴后補缺及管線懸吊工藝，是解決管線影響的有效手段。

4.3 采用設置管線集中臨時搬遷通道解決密集管線影響

橫穿基坑的密集埋地管線導致圍護無法連續施工的情況主要分布在交叉路口處，以背景工程分布在南長街路口的密集管線為例，包括了2根給水管、2組信息管、2根電力電纜及1根煤氣管（圖8），這些管線均橫穿基坑，埋深均在1 m左右。

圖8 密集管線平面分布示意

對于密集管線分布區域，由于其管線數量多、管線分布寬度大、管線間的間距小，導致在密集管線影響范圍內的基坑圍護無法形成，留下的圍護缺口非常大，密集管線對于基坑圍護形成的影響主要體現在以下3個方面：

1）若采用旋噴樁后補缺工藝，即使能夠形成旋噴樁止水帷幕，但由于管線密集，難以進行補插型鋼，無法形成有效的擋土墻。

2）若采用常規方法設置圍護分堵墻，將管線一側的結構先行完成，再進行管線搬遷，后施工管線影響區域的結構，則施工工期加倍，工期延長。

3）若管線先行搬遷，將橫穿基坑的密集管線臨時搬遷成若干單根橫穿基坑管線，分散管線的分布，則將增加圍護后補缺工作量，施工工期延長。

針對上述密集管線對圍護施工的影響，不能單獨考慮某一根管線的搬遷或者保護，應對密集管線統一考慮、系統研究。從盡量減少搬遷工作量、盡量避免增加工作量以及盡量縮短施工工期的角度出發，我們利用基坑圈梁及首道混凝土支撐設置管線集中臨時搬遷通道，將密集管線集中搬遷至圈梁上，確保基坑圍護形成有效的工法樁封閉，確保基坑及結構一次性施工，具體施工步驟如下：

1）將管線單邊的圍護先行施工，然后馬上進行圈梁及首道混凝土支撐的施工，并將圈梁局部位置標高降低800～1 200 mm，為管線集中臨時搬遷提供管位。

2）將密集管線集中搬遷至已經完成的圈梁上，為后續施工創造條件。

3）待管線集中臨時搬遷后，施工管線影響范圍內及另一側的工法圍護及圈梁支撐，將圍護形成封閉。

4）待圍護及支撐全部完成后，進行挖土施工。在基坑開挖之前將上述管線利用鋼筋混凝土支撐及20#槽鋼橫梁進行懸吊，確保管線安全，管線下土方采用小挖機翻土至無管線影響跨后挖除，施工期間對上述管線進行跟蹤監測，以監測數據指導施工，加強對管線的保護，主體結構連續進行施工。

在市區施工類似的密集管線影響是常見的，為了節約管線搬遷時間，設置管線搬遷集中通道，采用將圍護及圈梁分次施工、將結構一次性施工的方法，是解決管線影響，提高結構施工效率的有效手段。

5 結語

紛繁復雜的市政公用管線經常會影響到工程的建設，特別是橫穿管線對市區長距離隧道的影響更是嚴重，對于不同類型的管線要區別對待，采取不同的針對性措施進行避讓及保護。

本工程所采用的改變圍護形式、圍護跳倉-旋噴樁后補缺及圈梁局部落底設置集中管線搬遷通道的方法，取得了良好的施工效果。希望施工中所提煉的創新技術和研究思路，能對復雜環境下的市區長距離隧道施工有一定的借鑒作用。