淺埋偏壓緊鄰次高壓燃氣管線地鐵車站出入口施工技術與風險分析

王正才，鄭志新，張進

（中國建筑土木建設有限公司，北京 100071）

1 工程概況

軌道交通某明挖車站位于規(guī)劃三縱線城市快速路以下，呈南北向布置，該車站總長170.7 m，結構形式為地下1 層、局部兩層的箱型框架結構，側式站臺布置。車站共設置4 個出入口，6 個風亭。本案例分析的3 號出入口與車站平面位置關系如圖1 所示。

3 號出入口與車站站廳層相接，結構總長76.67 m，其中，明挖段長21.05 m，暗挖55.62 m，為變截面多段結構形式，明挖部分為矩形框架結構，暗挖為直墻拱形結構，維護結構采用板肋式錨桿擋墻。

3 號出入口東側正上方有1 條長25 m，高8 m 的條石砌筑高填方擋墻，墻壁垂直狀，與出入口基坑側墻最小凈距1.52 m，擋墻坡頂為場內臨時便道。基坑西側緊鄰城市次高壓燃氣管線，燃氣管敷設于蓋板箱涵內，平均埋深1.5 m，與基坑邊最小凈距為3.82 m，明暗交界處正上方覆土僅3.5 m，為典型的“左擁右抱”高風險、淺埋偏壓工程，如圖2 所示。

圖1 3 號出入口與車站平面位置圖

圖2 3 號出入口平面圖

2 總體施工部署

該出入口暗挖部分下穿燃氣管線，明挖基坑四周又緊鄰以上高風險環(huán)境，所以，基坑開挖前必須按照“先支護、后開挖”的原則進行，首先，要對條石擋墻進行預加固（支護），接著對燃氣箱涵靠近基坑一側進行地表注漿加固，待逐級分層開挖后，要及時進行兩側圍護結構施工，尤其是靠近燃氣管道一側，防止坑邊出現(xiàn)坍塌失穩(wěn)。暗挖進洞前，要采用中管棚等超前支護手段對洞口前方巖體進行預支護，暗挖隧道已經(jīng)不能采用傳統(tǒng)鉆爆法，必須進行合理的施工機械設備組合配置選型。因車站內部站臺板等站內結構已經(jīng)施工完，也不可能采用大型機械設備從車站內部接口處自下而上順坡開挖，只能從上口往車站內部反坡向進行挖掘，這就大大增加了施工的難度和風險。

通過對該出入口周邊環(huán)境安全風險的分析與評估，項目制訂了可行的專項施工方案，并積極同業(yè)主單位、燃氣產(chǎn)權單位溝通協(xié)調，組織專家對方案進行論證，按專家和產(chǎn)權單位的意見和建議完善方案后組織實施。施工前，必須取得燃氣公司同意暫停供氣的相關手續(xù)，并把管段內燃氣排空才能組織施工。施工過程嚴格按照專項方案的技術措施和要求進行。另外，加強對基坑四周及暗挖拱頂下沉等關鍵部位進行監(jiān)控測量，以科學真實的數(shù)據(jù)指導施工，確保安全順利地完成既定施工計劃。

3 基坑周邊預加固（支護）

3.1 條石擋墻預加固

3.1.1 加固方案

明挖基坑開挖前，按專項方案做好“三級安全技術交底”，嚴格按照方案對影響基坑開挖范圍長21.15 m、高8 m 范圍的石砌擋墻進行加固。采用2 根φ25 mm 鋼筋錨桿+I16 工字鋼組成十字交叉節(jié)點的錨固形式（見圖3），每個錨固節(jié)點由2 根φ25 mm 錨桿對十字交叉工字鋼進行環(huán)抱并焊接鎖緊。作業(yè)腳手架按跨距1.5 m，步距1.8 m，橫距0.9 m 搭設，其他支架搭設要求參照相關現(xiàn)行國家標準規(guī)范的條文要求執(zhí)行，卸料通過架設在擋墻上方臨時便道的25 t 汽車吊進行垂直運輸。

圖3 鎖固節(jié)點大樣圖

3.1.2 工藝流程

施工順序：基礎清表→澆筑條形基礎→搭設腳手架→鉆孔→安裝錨桿→水平工字鋼安裝→臨時焊接固定→安裝豎向工字鋼→工字鋼與錨桿焊接鎖緊→注漿。

3.1.3 擋墻預加固施工

采用φ42 mm 鉆桿的潛孔鉆機鉆孔。施工前，要對孔位進行測量并做出標記，鉆機就位后調整好與水平面的角度，以水平向下10°~15°施鉆，鉆孔深度需深入穩(wěn)定基巖不小于4 m，每對錨孔橫、豎向間距為1.5 m，打設過程中需加強現(xiàn)場巡查和監(jiān)測，如有異常及時采取相應措施。以實際孔深進行錨桿下料，先裝設1 根φ25 mm 錨桿與橫向工字鋼固定牢固，再安裝豎向工字鋼，注意工字鋼安裝過程中要對局部進行連墻拉結，待與錨桿環(huán)抱焊接牢固后方可拆除臨時拉結，工字鋼橫豎間距按1.5 m 控制，焊接完成后及時注漿，采用M30 水泥砂漿進行灌注，注漿過程中要觀察漿液是否飽滿，必要時進行二次補漿。豎向工字鋼根部需落在墻腳硬土基上并楔緊。

3.2 燃氣管線保護

3.2.1 燃氣箱涵注漿加固

首先，根據(jù)產(chǎn)權公司提供的技術圖紙資料，用探測儀配合人工挖探坑方法準確標出燃氣管涵走向，再對影響施工范圍的管涵一側地表進行注漿加固，使管道周邊土體固結，確保開挖過程中管道箱涵不至于因地質擾動而造成地表沉降。基坑開挖必須分層分階段進行，采用明挖順作法施工圍護結構，從基坑西側墻往燃氣箱涵底以一定外插角向下打設錨桿，注漿后綁扎肋柱及面板鋼筋，澆筑錨桿板肋式擋墻。

3.2.2 工藝流程

施工順序：擬注漿區(qū)域清表→測量放線→挖探坑暴露管涵走向→鉆孔→安裝小導管→注漿→基坑側墻開挖→施作肋柱錨桿并注漿→綁扎擋墻鋼筋→澆筑混凝土。

3.2.3 施工工藝技術

根據(jù)產(chǎn)權單位提供的資料可知，圖2 中燃氣管線A4 坐標點的管涵埋深為1.5 m。地表至明暗交界處基坑深相對高差為7.6 m。因基坑為斜通道向下，固實際鉆孔注漿深度可按2~7 m進行考慮。沿基坑邊與管線箱涵中間布置2 排，橫、豎向間距為1.5 m 的梅花形注漿孔，采用水灰比為1.5∶1 的水泥漿，確保漿液能夠充分滲入土體。開挖至設計標高后，施工圍護結構，先按測量放樣標記的點位沿基坑側壁向箱涵底以15°外插角打入錨桿，錨桿橫向間距為2.5 m，豎向間距1.5 m，順肋柱位置從上往下鉆孔，孔深分別按6～12 m 呈梅花形布置，成孔后每孔安裝3 根φ32 mm 錨桿并注漿。

4 暗挖進洞施工

4.1 管棚超前支護

根據(jù)地勘資料和開挖斷面地質顯示，洞口圍巖呈水平分層狀、較破碎、節(jié)理較發(fā)育，無明顯滲水，洞頂覆蓋層僅3.5 m，采用φ76 mm×3.5 mm 管棚輔助工法進行超前支護。沿著拱圈設計輪廓線按50 cm 孔距以1°~3°外插角鉆孔，安裝20 根9 m長鋼管并注漿，利用管棚與圍巖形成的梁拱效應和加固效應，使破碎圍巖膠結固化構成殼狀結構，提高了圍巖的自承能力，可有效抑制圍巖松動和防止垮塌。

4.2 隧道開挖方式經(jīng)濟比選

方案一：人工水鉆+卷揚機提升出渣法。這是重慶市場目前普遍存在的一種工法，雖然水鉆開挖最為安全可靠，但成本太高且效率低，工期太長，一旦進入雨季，會給基坑帶來倒灌的防汛風險。另外，安裝礦山用卷揚機設備，需單獨制訂方案，安裝和驗收周期長。根據(jù)經(jīng)驗，這種開挖方式每天能達0.6 m 的循環(huán)進尺，開挖時間需要3 個月，施工效率較低，所以，此方案不可行。

方案二：機械開挖法。擬采用一種帶圓盤鋸的切割設備配合帶液壓破碎錘的挖機進行施工，先由圓盤鋸對圍巖進行豎向分塊切割，再由破碎挖機剔打，這樣就大大提高了掘進效率。圓盤切割機上下坑洞和渣土吊裝均由設在上口平臺的500 kN（50 t）吊車進行垂直吊裝。隨著斜通道的不斷加深，采用一臺小型挖機配合大挖機進行接力翻渣，就能有效解決斜通道渣土的轉運問題，這種方式每天能掘進約1.5 m，長56 m的斜通道只需不到40 d 就能完成，施工效率較高。

實踐證明，采用方案二進行開挖，不僅施工速度快，對圍巖和周邊環(huán)境的擾動也最小，有利于降低施工風險和成本。

5 基坑變形與拱頂沉降監(jiān)測

施工時共采集基坑四周7 個點（SK3BP-1～SK3BP-7）和暗挖隧道3 個斷面監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示：7 個點中，3#點的累計最大水平位移值為-10 mm，1#點累計豎向位移值13 mm（此測點位于明暗交界正上方坡頂），這兩個最大值均在監(jiān)測控制值的40 mm 范圍內。在3 個隧道斷面中，拱頂沉降累計值最大為5.5 mm，變形速率在0.2～0.4 mm/d，累計值和變形速率均滿足監(jiān)測控制值的30 mm 和3 mm/d，可以正常施工。

通過上述監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，開挖前采取合理的預加固（支護）輔助施工措施，是降低施工安全風險的有力前提，也證明了面對復雜工況時，采取以上輔助施工手段的必要性和科學性。

6 結語

綜上所述，通過對本工程案例施工技術應用與風險的分析，可以得出在周邊存在復雜環(huán)境和安全風險的情況下，如何合理組織施工及采取科學的輔助施工手段是確保工程項目安全施工的保障，是對每一位建設者經(jīng)驗與智慧的考驗。希望對本工程案例的分析總結能為類似工程提供幫助和借鑒。