文先鋒 張 毅 曹章平

（中鐵四局集團有限公司上海分公司，200083，上?！蔚谝蛔髡撸呒壒こ處煟?/p>

地鐵車站出入口軟土深基坑上跨既有電力線管道施工技術(shù)

文先鋒 張 毅 曹章平

（中鐵四局集團有限公司上海分公司，200083，上?！蔚谝蛔髡?，高級工程師）

某市地鐵預留出入口施工上跨一埋深11.75 m、直徑3 500 mm的既有電力線管道。要求在不拆移既有電力線管道的情況下，既要確保該預留出入口的正常施工，還要避免施工過程對電力線管道可能造成的上浮變形影響。從該工程的特點出發(fā)，綜合工程類比、專家咨詢和理論仿真三種分析，得到了優(yōu)化的施工方案，其中增加了大基坑改為小基坑、坑內(nèi)土體改良和電力線管道變形自動化監(jiān)測等措施。該施工方案具有將施工工藝的優(yōu)化和施工期間全過程監(jiān)控有機結(jié)合、工程效果良好等特點。

地鐵；車站出入口；施工技術(shù)；軟土深基坑；上跨電力線管道

First-author'saddressShanghai Branch，China TIESIJU Civil Engineering Group Co.，Ltd.，200083，Shanghai，China

1 工程概況

為便于旅客進出地鐵站、緩解客流大幅增長的壓力，某主體結(jié)構(gòu)已投入運營的地鐵車站需要完成其預留出入口的施工任務。

該地鐵站預留出入口為地下一層鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)（如圖1所示），其基坑長63.18 m，最大寬度為9.7 m（基坑一般寬度為7.7 m），基坑面積約513.21 m2。出入口下方有一φ3 500 mm既有電力線管道，沿城市干道呈東西走向，采用鋼筋混凝土頂管施工，管節(jié)長2.5 m、壁厚250 mm，在地鐵站預留出入口基坑開挖范圍內(nèi)有頂管接頭5個。既有電力線管道底埋深11.75 m，管道距預留出入口結(jié)構(gòu)底板最近處約0.9 m，施工難度及保護要求很高。

該地段預留出入口設(shè)計的環(huán)境保護等級為二級、抗震等級為三級；出入口通道的防水等級為一級，不允許有滲水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬；采用防水混凝土，其抗?jié)B等級≥S8。

施工范圍內(nèi)地形較平坦，地面標高一般在4 m左右。擬建場地地貌形態(tài)單一，屬濱海平原。地質(zhì)勘查表明，地下75.20 m深度范圍內(nèi)，均為第四紀松散沉積物，屬第四系河口、濱海、淺海、湖澤相沉積層，主要由飽和黏性土、粉性土組成，一般具有成層分布特點，如表1所示。

所在區(qū)域地下水主要有淺部土層中的潛水和深部粉性土層中的承壓水。擬建場地地下水對混凝土無腐蝕性。

2 施工方案的比選

從圖1可以看出，預留出入口結(jié)構(gòu)平面為折線形布置，立面上由于下穿的電力線管道影響，也呈折線形布置。同時，電力線管道距預留出入口結(jié)構(gòu)底板較近。但受多種因素限制，電力線管道無法改移，

因此，基坑施工時必須控制下穿的電力線管道上浮量，以確保電力線管道安全。

針對上述要求，結(jié)合工程經(jīng)驗和理論仿真分析，對原設(shè)計方案進行了綜合優(yōu)化。施工方案優(yōu)化時要求確保出入口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、減少出入口施工對周邊交通的影響；應嚴格控制既有的電力線管道的上浮量，以確保電力線管道的正常工作。

施工方案優(yōu)化的主要內(nèi)容包括：

1）調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。根據(jù)電力線管道與地鐵預留出入口的準確位置與埋深關(guān)系，適當抬高出入口結(jié)構(gòu)底板的埋深，以加大結(jié)構(gòu)底板與電力線管道的高度差；調(diào)整結(jié)構(gòu)底板起坡點位置，盡量讓起坡

點遠離電力線管道，以保持電力線管道范圍土體開挖卸載后受力平衡（見圖2）。

圖1 某地鐵站預留出入口與既有電力線管道關(guān)系圖

表1 某地鐵車站預留出入口所在地段土層特征

圖2 地鐵預留出入口結(jié)構(gòu)調(diào)整前后對比圖

2）施工方案的比選。有三套施工比較方案：①全斷面整體開挖；②以電力線管道中心線為界，將大基坑分為2個小基坑分別施工；③在電力線管道兩側(cè)各增設(shè)一封堵墻，將基坑一分為三，分段施工（如圖3-a所示）。

圖3 出入口綜合優(yōu)化施工方案

為檢驗施工方案的可靠性，利用Plaxis-3D三維有限元軟件對上述3個施工方案做了仿真對比分

析。限于篇幅，這里僅給出了2個方案的仿真分析結(jié)果，如表2所示。

表2 不同施工方案的變形仿真分析mm

基于工程實踐經(jīng)驗和仿真分析結(jié)果，確定采用圖3所示的綜合優(yōu)化施工方案。結(jié)合施工過程的監(jiān)控，該優(yōu)化后的施工方案可以有效控制電力線管道的變形，確保施工安全。

3 工程實施方案特點分析

根據(jù)工程實際需求，除采用大基坑改為3個小基坑的施工設(shè)計方案外，在施工過程中還采取了重點區(qū)域土體改良、對電力線管道采用自動化監(jiān)測等措施。

3.1 施工方案的關(guān)鍵技術(shù)分析

綜合優(yōu)化施工方案的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

1）大基坑改為3個小基坑，減少了電力線管道發(fā)生變形的時間。根據(jù)“時空效應”理論以及以往深基坑施工經(jīng)驗，深基坑變形與深基坑施工的時間密切相關(guān)，深基坑施工時間越長，變形量越大。因此，對出入口施工重點保護的既有電力線管道而言，基坑卸載后重新施載達到壓力平衡的時間越短，對電力線管道的上浮變形控制越有利。采用3個小基坑施工方案后，每個獨立基坑的工程量減少了，基坑開挖、支撐及結(jié)構(gòu)正常施工時間也會相應減少，從而減少了基坑可變形時間，也將電力線管道區(qū)域卸載至重新加載的時間縮短，減少了電力線管道的可變形時間。

2）基坑內(nèi)土體加固改良及坑外地層水泥土改良施工。鑒于工程所處土體特征，為保證施工安全和施工質(zhì)量，需對基坑內(nèi)外土體進行改良處理，主要采用坑內(nèi)土體加固改良及坑外地層水泥土改良的施工方法。通過對普通旋噴樁及全方位高壓噴射（Metro Jet System，簡稱MJS）工法樁的成樁原理及施工工藝的對比分析，在電力線管道保護區(qū)域的土體加固改良全部采用MJS工法樁施工。MJS工法通過地內(nèi)壓力監(jiān)測和強制排漿的手段，可對地內(nèi)壓力進行調(diào)控，能大幅度減少施工對周邊環(huán)境的擾動，可確保施工效果。對基坑B段范圍內(nèi)土體采用MJS工法樁加固、改良后，在基坑開挖過程中及開挖結(jié)束后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)MJS工法樁加固后的土體強度較高且很穩(wěn)定，有效地減小了基坑開挖對電力線管道范圍土體的擾動，保證了電力線管道的安全。

3）自動化監(jiān)測技術(shù)的應用。根據(jù)電力線管道的埋深，采用常規(guī)監(jiān)測很難在電力線管道上布設(shè)直接監(jiān)測點，以監(jiān)測電力線管道的變化情況。出于對電力線管道運行安全保護的考慮，決定對電力線管道引入自動化監(jiān)測方法。通過網(wǎng)絡(luò)化控制，可對電力線管道變化情況進行實時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整基坑的施工工藝，以確保施工過程中電力線管道的安全。

圖4為B段基坑施工期內(nèi)電力線管道的變形監(jiān)測曲線。其中，2012-08-30至2012-09-02為B段基坑開挖階段，相應的電力線管道上浮值也由2.438 mm增大到4.174 mm，其后，隨著B段基坑結(jié)構(gòu)施工陸續(xù)完成及土體的回填，電力線管道上浮變形逐漸回落，并趨于平穩(wěn)。由理論分析亦可知，在基坑開挖階段，由于電力線管道上部土體卸載，土體對電力線管道的壓力減小，使電力線管道緩慢上??；混凝土墊層施工完后及在結(jié)構(gòu)施工期間，由于重新對電力線管道加載，電力線管道緩慢下沉并趨于穩(wěn)定。上述監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化曲線與理論分析基本吻合。

3.2 工程效果分析

通過基坑分段施工、土體改良、采用MJS工法樁及自動化監(jiān)測等多種方法的組合應用，在深基坑圍護結(jié)構(gòu)施工期間和深基坑B段施工時，均成功地控制了電力線管道的上浮變形量。并且，隨基坑的結(jié)構(gòu)施工進度，上浮變形量逐漸減小至趨于平穩(wěn)。通過以上措施的組合應用，確保了電力線管道的

安全。

圖4 B段基坑施工期內(nèi)電力線管道的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)

自動化監(jiān)測結(jié)果表明，在工程實施過程中，電力線管道的累計上浮變形最大值為4.39 mm，而電力公司規(guī)定的警戒值為20 mm，故電力線管道的實際變形值遠遠小于警戒值。

4 結(jié)語

在充分吸收工程實踐經(jīng)驗、專家意見的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程特點及理論仿真分析成果，確定了某地鐵預留的出入口深基坑施工方案，包括深基坑分段施工、土體改良等；同時，從工程安全、工程質(zhì)量控制角度，提出了相應的措施，包括改進MJS施工工藝、采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)等，從而成功地、經(jīng)濟地完成了該項工程，成效顯著。

本工程采用的施工方法，造價低、安全性高。在施工過程中可以直接監(jiān)測基坑變化，成功實現(xiàn)了對地下深埋管線的保護，為同類工程的開展提供了有益的經(jīng)驗。

［1］ 中鐵四局集團有限公司.飽和淤泥質(zhì)軟土深基坑開挖控制既有電力隧道上浮施工關(guān)鍵技術(shù)［R］.合肥：中鐵四局集團有限公司，2013.

［2］ 黃書秩，程麗萍.深基坑工程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002.

［3］ 蘇斌.明挖順作法深基坑加固設(shè)計與施工控制技術(shù)［J］.鐵道建筑，2006（3）：35.

［4］ 趙潤國，秦林紅.地鐵高壓擺噴樁施工［J］.西部探礦工程，2006（增刊1）：131.

［5］ 朱燕飛.高壓擺噴樁構(gòu)筑基坑止水帷幕［J］.建筑施工，2009（8）：643.

［6］ 寧超.基于空間效應的地鐵車站深基坑開挖與支護的力學機理分析［D］.北京：北京交通大學，2012.

［7］ Ding Lieyun，Zhang Lima，Wu Xiangguo，et al.Study on safety control for Wuhan metro construction in complex environments［J］.International Journal of Project Management，2011（29）：797.

圖9 去除無意義換乘示意圖

參考文獻

［1］ 陳密芳.城市公交換乘最佳路徑選擇的模型和算法［J］.石家莊職業(yè)技術(shù)學院學報，2009（6）：22.

［2］ 鄭朝暉.公交網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)路徑算法的探索［J］.太原師范學院學報：自然科學版，2008（2）：37.

［3］ 史峰，鄧連波.旅客服務網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計［J］.鐵道科學與工程學報，2004（1）：78.

（收稿日期：2013-01-25）

Subway Station Exit Construction Technology on Soft Clay Deep Foundation Crossing over Power Tunnel

Wen Xianfeng，Zhang Yi，Cao Zhangping

A reserved exit construction at a certain subway station will cross over a power tunnel with 11.75 m in depth and 3 500 mm in diameter，which can not be moved and the floating of the tunnel must be controlled to a limited data in order to keep good condition.So，based on the characteristics of the engineering project，combined with engineering analog analysis，experts'consultation and theretical simulation，an optimized construction solution is designed.In which，one big foundation pit is changed into three smaller foundation pits，at the same time，measurements like soil improvement at special area and automatic vertical displacement inspection of the power tunnel are taken.The construction solution combines optimization of construction techniques and the whole life supervision of the exit construction，will have a rather good performance.

subway；exit of station；construction technology；deep foundation pit on soft clay；crossingover power tunnel

TU 94+1

2013-12-31）