橫跨地鐵明挖基坑大直徑污水管線保護技術(shù)

劉治富

中鐵三局集團橋隧工程有限公司，四川 成都 610083

1 工程概況

京廣南路車站為端頭廳島式車站，總長為193.8m，基坑標準段寬7.5m，主體為地下三層三跨結(jié)構(gòu)。馮莊路站主體結(jié)構(gòu)為地下兩層兩跨矩形框架結(jié)構(gòu)。車站左線總長為256m，右線總長為298.6m，標準段寬20.1m。東西橫跨1、2號出入口基坑上方，1號出入口污水管線直徑為800mm、埋深4.07～4.1m，2號出入口污水管線直徑為1000mm，埋深4.1～4.15m，每節(jié)管體長度為2m。

2 保護方案

污水管線保護的2個方案對比如表1所示。經(jīng)方案對比，決定優(yōu)先采用費用少、施工方便、工期周期短、風(fēng)險相對較低的污水管線原位加固保護方案，出入口施工周期為2個月。

表1 污水管線保護方案對比

3 污水管線保護的主要技術(shù)要點

3.1 圍護結(jié)構(gòu)灌注樁施工管線保護

（1）圍護樁施工期間，與污水管線存在空間干擾時，在許可范圍內(nèi)優(yōu)先調(diào)整樁位。

（2）嚴格控制圍護樁筒底部埋深，以管線底部對應(yīng)標高為參考，前者略低500mm，目的在于給鉆孔施工創(chuàng)設(shè)良好的條件，以避免鉆頭碰撞管線的情況。局部施工條件特殊，該處污水管線埋深較大，此時采取全站儀和洛陽鏟探測的方式，精準確定其具體敷設(shè)位置，再根據(jù)此方面情況調(diào)整鉆頭轉(zhuǎn)動范圍，避免干擾。

（3）護筒緊鄰管道埋設(shè)施工時，回填作業(yè)可采用素土材料，不宜用碎石等破壞性強的填料。

（4）為避免護筒與管線直接碰觸的情況，應(yīng)在兩者間設(shè)置隔離物。

3.2 土方開挖的管線保護

（1）放坡開挖。①通過兩級放坡的方式開挖基坑，單層深度為2.5m，平臺寬0.7m，在形成臺階結(jié)構(gòu)后組織放坡作業(yè)，上、下部分別為1∶0.65、1∶0.8。邊坡易在施工期間發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，采用鋼筋網(wǎng)噴混凝土的方式進行有效防護，結(jié)構(gòu)層厚度為10cm。②開挖前進行全面的清理，確保開挖現(xiàn)場無雜物堆積現(xiàn)象。若因施工需要而在挖方邊坡上側(cè)堆放材料時，應(yīng)嚴格控制其與基坑邊緣的距離，需達到1m以上，以免在堆載作用下導(dǎo)致本就薄弱的基坑邊緣發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。③隨著土方開挖作業(yè)的推進，待達到設(shè)計要求后，在坑底設(shè)邊長為300mm的立方體集水坑，提高污水排放效率，避免基底遭到浸泡。④開挖至基底且通過質(zhì)量檢驗后，用C25素混凝土澆筑施工，形成厚度為10cm的墊層。

（2）土方開挖。土方開挖具體施工步驟為清理地表→放灰線→基坑開挖→抄平→修底→墊層。施工要點如下：①開挖均采用反鏟式挖土機大面積開挖，人工配合修坡修底。有地下管線時采用人工開挖，避免機械破壞管線。開挖至原有污水管頂部1m范圍內(nèi)時采用人工開挖。②基坑開挖采用二級放坡形式，基坑分兩次開挖，第一層平臺上部土方開挖深度為2.5m，放坡坡度為1∶0.65；第二層開挖平臺下部土方，并用人工修挖到設(shè)計標高，第二層土方一次性挖至人工修土面。

（3）基坑內(nèi)管線加固區(qū)的開挖。施工人員需密切關(guān)注基坑開挖進尺，所處位置距污水管頂500mm處時暫停開挖，通過人工作業(yè)的方式按1∶1放坡開挖，管道兩側(cè)土方的開挖進度應(yīng)相同，否則易由于某側(cè)土壓力過大而使管道失穩(wěn)。經(jīng)管道開挖作業(yè)后，及時清理外部，若無誤則采取加固措施。①以地下管線所處位置為準，在安全距離外灑石灰線，形成防護區(qū)，不宜在線內(nèi)組織機械開挖作業(yè)，從而有效防護管道。②管道周邊由施工人員開挖，管道露出后隨即采取防護措施，并在開挖期間加強檢查，及時處理質(zhì)量問題，消除安全隱患。③根據(jù)污水管網(wǎng)的運行特點，在夜間23：00至次日凌晨3：00組織污水段的開挖作業(yè)，原因在于該時段的污水排放量最小，管線保護工作可高效開展。④安排專員在現(xiàn)場指揮，協(xié)調(diào)好作業(yè)關(guān)系，以安全為前提高效完成開挖作業(yè)。

3.3 污水管線管體的防護

經(jīng)開挖處理后，清理管道，綁扎保護梁鋼筋，將預(yù)埋鋼筋和吊環(huán)設(shè)置到位，再澆筑C35混凝土，形成管道加固結(jié)構(gòu)。澆筑過程中用振搗棒處理，減小混凝土內(nèi)部的空隙量，確保其具有密實性。施工人員應(yīng)嚴格控制振搗棒的作業(yè)點位，不可碰觸預(yù)埋鋼筋。在污水管和圍護樁節(jié)點兩處，分別設(shè)置規(guī)格為800mm×2000mm的混凝土梁，此裝置能夠作為污水保護梁固定支座使用。梁體通過噴射混凝土的方式制作而得，正常情況下分3次完成。對于無圍護樁的區(qū)域，其加固作業(yè)采取的是土釘和網(wǎng)噴混凝土相結(jié)合的方式。每層開挖過程中，待深度達到1～1.5m后即可搭設(shè)土釘錨桿，再噴砼支護，形成厚度至少達600mm的防護層。支護基礎(chǔ)嵌入基坑底部的部分應(yīng)達到0.5m或更多，但不宜超過1m，經(jīng)施工后再用碎石回填超挖部分，輔以夯實處理措施，全面確保穩(wěn)定性。

（1）鋼筋施工要點。①基坑內(nèi)保護梁主筋單根長度按9m控制，外部鋼筋長度為3m，前者綁扎到位，后者焊接。②以設(shè)計要求為準，在指定加工廠制作鋼筋，經(jīng)檢驗后轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場，用汽車吊高效轉(zhuǎn)移至待安裝區(qū)域，將其安裝到位。③鋼筋施工前進行放樣測量，然后綁扎鋼筋。④鋼筋在鋼筋加工場加工驗收后，由汽車吊或其他垂直運輸設(shè)備吊運到所施工板塊進行安裝綁扎，鋼筋的安裝綁扎順序為支撐筋安裝→梁頂縱向鋼筋及外箍筋鋼筋綁扎→梁中部縱向鋼筋綁扎→梁底層縱向鋼筋綁扎。⑤鋼筋骨架綁扎中的搭接綁扣不應(yīng)松動和脫扣。為了增加成型后鋼筋骨架的整體性，可以在骨架中適當位置用電弧焊點焊幾點。

（2）模板施工要點。模板施工以18mm厚的木模板為宜，龍骨采用的是尺寸為100mm×100mm的方木，配套適量鋼管作為支撐裝置使用。頂部設(shè)置對拉螺栓，達到有效加固的效果；嚴格控制水平支撐點的位置，不宜與土面發(fā)生接觸關(guān)系；設(shè)置墊腳塊，以模板或方木為材料制作而得。①模板拼接后應(yīng)形成嚴密的整體，錯臺量不宜超過2mm。澆筑前通過灑水的方式潤濕模板，但需嚴格控制水量，避免積水。②為滿足后續(xù)順利脫模的施工要求，在使用模板前均勻刷涂脫模劑。③保護梁施工時預(yù)設(shè)拱度，根據(jù)作業(yè)情況以及規(guī)范要求起拱值取跨度的1/1000～3/1000，經(jīng)計算后確定為20mm。

（3）混凝土施工要點。①配制C35商品混凝土，作為澆筑施工材料。澆筑前做好清倉作業(yè)，不可殘留鐵絲、土石塊等影響混凝土工程性能的雜物，同時需適當潤濕底模。②縱向按先兩端后中間的順序依次澆筑，橫向按先兩側(cè)后中間的順序澆筑，全程有序推進，遵循對稱澆筑原則，單層厚度以30cm為宜。③混凝土通過檢驗后由汽車泵及時運輸至現(xiàn)場，盡可能縮短中途間隔時間。車輛應(yīng)平穩(wěn)運行，避免混凝土離析。④取污水管線正中心處，將其作為澆筑點，設(shè)置規(guī)格為70cm×70cm的模板，形成緩沖力層；嚴格控制導(dǎo)管的位置，與緩沖層間距不宜超過40cm。⑤保護梁與支座梁形成交接區(qū)域，該部分的施工難度較大，應(yīng)加強澆筑與振搗。梁部位可從側(cè)面插入振搗，遇鋼筋分布較為密集的區(qū)域時，用φ3.5cm的細振搗棒處理，提高其密實性；結(jié)合區(qū)域的受力特殊性組織二次振搗，以免因截面變化而誘發(fā)收縮裂縫。振搗作業(yè)遵循的是快插慢拔的原則，每處振搗持續(xù)時間至少需達到30s，不可出現(xiàn)過振或漏振現(xiàn)象。⑥經(jīng)前述施工后，先用木抹子抹平，目的在于清理多余的水分；隨著混凝土的逐步成型，終凝后用鐵抹子壓光，提高其表面平整性。⑦養(yǎng)護是收尾環(huán)節(jié)，但易對混凝土的質(zhì)量造成影響。在混凝土初凝后即可進入養(yǎng)護環(huán)節(jié)，覆蓋麻布，適當灑水，使混凝土維持濕潤的狀態(tài)，養(yǎng)護應(yīng)達到14d或視實際情況延長。如發(fā)生污水管道破裂、斷管問題，必須快速封堵上游管道，然后采用大功率污水泵將污水抽排至下游管道內(nèi)或臨近市政排水管道內(nèi)。封堵方式采用管道封堵氣囊（充氣管塞）進行封堵，管道封堵氣囊封堵速度快、操作簡單。封堵過程中，污水泵要同時開啟，以減少水壓，污水泵參數(shù)需與污水排量相同，或多臺污水泵同時工作，封堵方向為污水檢修井下游管道口。封堵后快速破除破裂管道，置換成整體鋼管，套入原有污水管道內(nèi)，然后采用鋼梁懸吊保護。

4 結(jié)束語

綜上所述，地鐵車站施工期間常遇到與污水管線等既有建（構(gòu)）筑物交叉的情況，施工期間需采取防護措施，做好保護工作，營造安全的施工環(huán)境。對此，施工單位可通過對橫跨地鐵明挖基坑大直徑污水管線保護技術(shù)展開分析，以此進一步提高自身的施工水平，從而更好地提高地鐵車站基坑大直徑污水管線相關(guān)工作的安全性與經(jīng)濟性。