鄰近下穿徐蘭高鐵運營線頂管電纜通道專項方案及變形監測分析

李廣彬

摘要：近年來，隨著城市建設的飛速發展，鄰近地鐵站以及隧道的基坑工程項目日益增多，而且鄰近地鐵站的基坑工程項目越來越趨向于“深、大、復雜”的特征。由于支護設計方案不合理或施工質量不可靠，常會導致支護結構承載力喪失或體系變形過大或結構局部失穩破環，造成基坑安全事故，進而影響地鐵站的安全。因此，為保證地鐵站及隧道工程的安全，基坑支護方案的合理選擇和基坑變形的實時監測變得尤為重要。

關鍵詞：鄰近地鐵站;深基坑支護;方案;變形監測

1地鐵車站深基坑監測的重要性

在傳統工作人員的意識中，地鐵車站深基坑開挖被認為是一個比較簡單的工程，不考慮與深基坑的安全有關。在以往的理論經驗中，雖然土體開挖引起的應力場變化較早，但深基坑的穩定性受到影響。深基坑施工監測的主要功能是實時報警相關風險因素，以及現場數據的采集和集成。因此，在地鐵車站深基坑施工過程中，地下連續墻的內部支護方法是最廣泛的方法。根據相關設計和規劃，確保深基坑施工能夠與監測相結合，保證深基坑開挖和運營的安全，并及時合理地采用深基坑監測方法，獲得現場數據和動態施工。

2工程概況

2.1工程簡介

鄭州市軌道交通10號線一期工程鄭州西站主變電站及外部電源工程壇山～鄭州西站線路連接鄭州西站主變和壇山變兩座變電站，邢寨～鄭州西站線路連接鄭州西站主變和邢寨變兩座變電站。鄭州西站主變位于中原路與杜鵑南路交叉口西側，壇山變位于禹錫路與滎澤大道交叉口西側，邢寨變位于京城路與健康北一路交叉口東側。

2.2邢寨～主變電站電纜隧道

邢寨～主變電站線路呈L形，分別沿中原西路、京城路及健康北一路敷設，中原西路段沿道路南側敷設，京城路段沿道路東側敷設，健康北一路段沿道路北側敷設。線路總長3692.782m，共設置25座頂管工作井，主要采用頂管法施工，其中12#、13#下穿徐蘭高速。

3 頂管頂進施工

頂管施工工藝流程

本工程頂管施工采用泥水平衡頂管施工，管材為鋼筋混凝土“F型”管，管道頂進平布置如下：

泥水平衡頂管

泥水平衡頂管掘進，一方面在頂管過程中與其所處土層的土壓力和地下水壓力處于平衡狀態;另一方面，其排土量與掘進機切削刀盤破碎下來土的體積處于一種平衡狀態。只有同時滿足這兩個條件，才算真正的泥水平衡。掘進機完全進入土層以后，吊下第一節頂進管，它被推到掘進機的尾套處，與掘進頭連接管頂進以后，挖掘終止、液壓慢慢收回，另一節管道又吊入井內，套在第一節管道后方，連接在一起，重新頂進，這個過程不斷重復，直到所有管道被頂入土層完畢，完成一條永久性的地下管道。

掘進機在掘進過程中，采用了激光導向控制系統。位于工作后方的激光經緯儀發出激光束，調整好所需的標高及方向位置后，對準掘進機內的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到機內攝像機的影像內，并輸送到挖掘系統的電腦顯示屏內。操作者可以根據需要開啟位于掘進機內置式油缸進行伸縮，為達到糾偏的目的，調整切削部分頭部上下左右高度。在整個掘進過程中，可以獲得控制整個管道水平、垂直向10cm內的偏離精度。

當工作井完成以后，經調試完畢的液壓系統，頂管掘進機便通過運輸至工地，并安裝就位至導軌上，微型掘進設備還包括，操縱室和遙控臺、液壓動力站、后方主頂、泥水循環裝置，激光定位裝置，減摩劑攪拌注入裝置，泥水處理裝置;其他輔助裝置包括起重機，發電機、卡車、電焊機等。隨后，微型掘進裝置上。

泥水平衡頂管施工的優點：

（1）適用的土質范圍比較廣，如在地下水壓力很高，以及變化范圍很大的條件下，它都適用。

（2）可有效地保持挖掘面的穩定，對所頂管子周圍的土體擾動比較小，因而由頂管引起的地面沉降較小。

（3）與其他類型的頂管比較，泥水頂管施工時的總推力比較小，尤其在粘土層這種表現得更為突出，所以特別適用于長距離頂管。

施工工藝流程：

4監測方案

4.1工作井圍護結構設計情況

12#、13#均采用倒掛井壁法進行施工。工作井圍護結構均采用鋼格柵初支+型型鋼支撐的支護體系。鋼格柵初支厚度300mm，噴射混凝土強度C25，鋼格柵采用C22、C14鋼筋制作，井壁格柵每榀沿基坑開挖深度方向第一榀間距550mm，其余間距500mm;封底格柵每榀間距500mm。每榀格柵采用C22鋼筋進行連接，豎向連接筋內外雙層，間距500mm。格柵內外兩側均設置A6@150mm*150mm鋼筋網片。基坑內支撐采用HW250*250*9*14的型型鋼支撐，間距同鋼格柵間距，始發井角部各設計1道斜撐，接收井除角部斜撐外，在基坑中部設置2道對撐。除井壁前5道鋼格柵外，其余鋼格柵位置均設置Φ42小導管進行注漿加固，環向間距1m。

4.2頂管下穿徐蘭高速是本工程的重點

邢寨至鄭州西站主變電站電纜隧道在12#-13#工作井之間下穿徐蘭高速，頂管覆土深度約6m，與東側橋墩最小凈距14.7m，與西側橋墩最小凈距12.4m，橋墩沉降控制在2mm內。下穿過程中易引起地面沉降及構筑物裂縫等。為確保安全，采取以下技術措施：

（1）對構筑物、地表和墩身結構的變形進行監測。如監測發現其地基基礎變形過大且不收斂，立即啟動應急預案，并通知建設單位、監理、設計各方及鐵路部門，共同商議解決。

（2）構筑物沉降、差異沉降及傾斜控制值參照圖紙或《城市軌道交通工程監測技術規范》取值，參考值為：沉降控制值20mm，變化速率控制值2mm/d，差異沉降控制值：0.001L。施工前應同鐵路產權單位、管理單位溝通進一步確定其變形控制值。

（3）嚴格控制頂管機推進壓力和排泥量。

結論

綜上所述，在施工監測方法的支持下，可以為地鐵車站深基坑安全施工提供技術保證，使深基坑處于安全施工的狀態，并且深基坑結構可以得到很好的保護。深基坑監測也為地鐵站下游安全實施施工提供了必要的基礎。因此，在提高地鐵深基坑施工水平的同時，改善了施工條件，科學地應用監測方法和安全施工，將對深基坑項目的施工得到改善和提高，實現了地鐵站的科學建設。

參考文獻：

[1]薛飛，蔣文杰，王天佐，蔡敏鈞.上海天山路地鐵車站深基坑開挖施工監測分析[J].紹興文理學院學報（自然科學），2021，41（01）：22-28.

[2]王賢崗.深基坑混凝土內撐梁換撐與拆除施工技術淺析[J].福建建材，2021（01）：93-95.