田志剛

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201）

0 引 言

隨著我國對城市地下空間的不斷利用與發(fā)展，城市電力電纜大規(guī)模入地遷移改造為城市提供更為合理及更為完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，馮龍飛［1］分析了緊鄰地鐵隧道深基坑支護(hù)過程中對基坑開挖采用分塊、分條方式開挖以及采用“雙排樁+一道支撐”支護(hù)設(shè)計，有效地限制了既有地鐵隧道變形發(fā)展。本文中采用類似開挖方式：分幅分段開挖保留臺階及時封閉支護(hù)，以及在周邊圍護(hù)樁加外圈旋噴樁的雙排樁設(shè)計基礎(chǔ)上增加樁間旋噴樁止水，側(cè)重于防范水對基坑的影響［2］，再結(jié)合周邊環(huán)境及地質(zhì)水文特點，選擇最適合的支護(hù)體系及監(jiān)測防范措施［3］。

1 工程概況

本文以深圳北環(huán)電纜隧道南線電力電纜綜合豎井為背景，介紹緊鄰敏感建構(gòu)筑物旁邊豎井深基坑的施工技術(shù)。

深圳北環(huán)電纜隧道南線 SJ 4-1 豎井位于深圳市福田區(qū)中航支路東側(cè)的福田供電局院內(nèi)，豎井為電力電纜隧道綜合豎井。該豎井作為電纜頂管法隧道接收井，同時作為隧道后期檢修進(jìn)人井、通風(fēng)豎井及電纜出入線井。豎井西側(cè)緊鄰中國南方電網(wǎng)福田營業(yè)廳大樓，豎井北側(cè)地面下有市政 20 kV 綜合電力電纜溝，距離豎井結(jié)構(gòu)僅 0.5 m，西側(cè)有電力電纜分線和營業(yè)廳下埋污水管道及化糞池，距離豎井結(jié)構(gòu)僅 1 m（見圖1）。由于位置較為特殊，豎井的修建存在諸多隱患，需要結(jié)合特定工法以及監(jiān)測措施對豎井施工進(jìn)行有效的保護(hù)和預(yù)防。

圖1 豎井與建筑物位置關(guān)系

1.1 實施方案

基坑開挖面為方形，長×寬=14.7 m×6.3 m，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁、樁間施作 A 800 mm 旋噴樁支護(hù)，采用鋼筋混凝土內(nèi)撐，二襯井壁厚 0.9 m。基坑開挖面積 92.61 m2，開挖深度為 19.62 m。基坑內(nèi)部作為電力綜合井為負(fù)五層二次結(jié)構(gòu)，每一層都設(shè)置 1 m×1 m 腰梁及中間對撐和四個角斜撐以加強基坑結(jié)構(gòu)剛度抵抗土體擾動帶來的變形壓力［4］。

施工前期對周邊管線進(jìn)行排查，施工過程對敏感建筑物及基坑周邊進(jìn)行各項力學(xué)及水文監(jiān)測，制定危機預(yù)案。

1.2 水文及地質(zhì)情況

1）地質(zhì)情況。豎井深度范圍內(nèi)巖土層，自上而下有：①素填土、④1粉砂質(zhì)黏性土、⑤1全風(fēng)化花崗巖、⑤2強風(fēng)化花崗巖、⑤3中風(fēng)化花崗巖，分述如下。

①人工填土：褐黃、褐紅、褐灰色，以黏性土為主，不均勻混 10 %～30 % 石英砂粒及少量碎石等組成，稍濕，松散；④1砂質(zhì)黏性土：褐紅、褐黃色，部分灰白色，由粗?；◢弾r風(fēng)化殘積而成，殘留 20 %～30 % 石英顆粒，原巖結(jié)構(gòu)仍可辨，稍濕～濕，可塑～硬塑。搖震無反應(yīng)，土面稍有光滑，干強度和韌性中等；⑤1全風(fēng)化花崗巖：褐紅、褐黃色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認(rèn)，具微弱的殘余結(jié)構(gòu)強度，鉀長石手捏呈粉末狀，巖芯呈土柱狀，堅硬狀態(tài)；⑤2強風(fēng)化花崗巖：褐黃、褐紅、灰褐色，巖石因風(fēng)化強烈而解體，原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，鉀長石晶形完整，手捏有砂礫感；⑤3中風(fēng)化花崗巖：褐黃、肉紅、淺灰色，主要由石英、長石、云母等礦物組成，粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

2）水文情況。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)微腐蝕性。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 管線排查

1）施工前采用里奇 SR-20 地下管線探測儀對豎井周邊進(jìn)行探測，探測方法主要采用直連法，夾鉗法、電磁感應(yīng)法及被動源法。

2）在管線探測時需要消除系統(tǒng)誤差：由電磁場特征可知，低頻電磁波穿透能力較強，在良導(dǎo)體的金屬管線上傳播較遠(yuǎn)，探測效果較好；而高頻電磁波抗干擾能力較強、穿透能力較弱，在短距離的金屬管線上探測效果較好。由于區(qū)內(nèi)各種地下電信、電力電纜、無線電臺形成一較復(fù)雜的電磁波干擾區(qū)，并且各種金屬管線相互影響，在其周圍存在著不同頻率不同強度的電磁場，為了克服種種干擾，以保證質(zhì)量，根據(jù)投入儀器設(shè)備功能按如下方式工作：用管線探測儀探測管線時，首先確定管線走向、平面位置及埋深，然后沿走向旋轉(zhuǎn) 180°再確定管線走向、平面位置及埋深，兩次所探結(jié)果誤差小于3 cm 時，取平均值，若兩次所測結(jié)果誤差大于 6 cm，應(yīng)及時找出原因或更換儀器，利用旋轉(zhuǎn)探測法可消除系統(tǒng)誤差。

探查給水金屬管線采用感應(yīng)法和直接法，根據(jù)不同的埋深和地電條件選擇不同的發(fā)射頻率。埋深超過1 m 時選用 33 kHz 感應(yīng)法探測，管線有明顯管線點時并有接地條件的地段均采用直連法探測。測定埋深時均采用 70 % 法。當(dāng)有兩條并排埋設(shè)的金屬管線時用 8 kHz的直連法和感應(yīng)壓線法探測。

3）表1所示為探測結(jié)果。

4）數(shù)據(jù)分析。從管線探測數(shù)據(jù)得知豎井周邊地下存在多條管線，得到管線埋深、管徑及類型情況為后續(xù)實地排查提供資料，經(jīng)過與建筑所屬單位溝通確定各條管線當(dāng)前活躍情況，對排查中存在的隱患因素提前預(yù)估［5］。

5）實地排查。根據(jù)外委單位管線探測提供的成果報告，進(jìn)行實地排查求證。分別對北側(cè)綜合電纜溝進(jìn)行檢查并進(jìn)行邊界警示標(biāo)注。西側(cè)管道及線路交叉較為復(fù)雜，采取人工開挖探溝排查遺留管線。

2.2 豎井周邊加固措施

豎井周邊采用水下灌注圍護(hù)樁，樁徑 1 m，間距 1.2 m；樁間施作三管旋噴樁止水，直徑 800 mm，豎井外圍采用直徑 800 mm三管旋噴樁作為止水帷幕，相互咬合搭接 200 mm，由于基坑西側(cè)距建筑物較近，下方土層多為粉質(zhì)黏土及砂質(zhì)黏性土，土質(zhì)軟弱具有流變特質(zhì)，水下灌注樁成孔過程易出現(xiàn)孔內(nèi)局部坍塌，對上方建筑物造成較大擾動，現(xiàn)場實際施工中采取調(diào)整泥漿性能以減少坍塌危險，在成孔過程中適當(dāng)增加泥漿黏度及比重；形成護(hù)壁泥皮薄而韌性強的優(yōu)質(zhì)泥漿，并根據(jù)實際土體變化選用外加劑確保土體穩(wěn)定［6］。

表1 地下管線探測方法驗證記錄表

2.3 補強措施

1）建筑物基礎(chǔ)處于粉砂質(zhì)黏土層，且距離硬巖較遠(yuǎn)。針對建筑物下方土體進(jìn)行補強加固，措施分兩次進(jìn)行，第一次補強通過對臨近建筑物基礎(chǔ)周邊土體進(jìn)行袖閥管雙液注漿加固（見圖2）。垂直向下注漿達(dá)到加固穩(wěn)定老建筑基礎(chǔ)建筑的目的。第二次補強措施在基坑開挖以后對建筑物基礎(chǔ)下方土體進(jìn)行雙液漿加固，加固鉆機水平向下 40°分三層鉆進(jìn)［7］（見圖3）。

圖2 第一次補強加固區(qū)域圖（單位：mm）

圖3 第二次補強加固區(qū)域圖（單位：mm）

2.4 頂管接收端端頭加固

豎井作為頂管隧道接收井，在接收端頭處為確保地下頂管機頭順利安全出洞，需要提前對出洞口附近土體進(jìn)行加固，加固方式采用二重管旋噴樁加固。由于頂管隧道端頭需要下穿老建筑物，要求旋噴機進(jìn)行有角度打鉆［8］（見圖4）。

由于老式建筑（南方電網(wǎng)福田營業(yè)廳）修建年代久遠(yuǎn)，缺乏足夠的相關(guān)建筑資料，建筑地基深度標(biāo)高數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，這給旋噴機角度控制增加難度，現(xiàn)場先按照設(shè)計角度施工，緩慢推進(jìn)，遇到地基處及時調(diào)整角度，達(dá)到不損傷建筑地基的目的。

2.5 豎井開挖支護(hù)

由于豎井結(jié)構(gòu)尺寸小，現(xiàn)場采用小型挖機進(jìn)行分臺階開挖，由于地形狹小斜撐下方只能搞人工配合開挖。豎井開挖支護(hù)遵循“分幅施工，臺階法開挖，隨開挖隨支護(hù)，及時封閉”原則?；娱_挖采用挖掘機開挖與人工配合開挖的方式。

第一步土方開挖：將地面作為第一層施工臺階，采用挖機挖土至第一道混凝土支撐下，利用挖掘機直接裝車。待基坑冠梁與基坑第一道混凝土支撐澆筑完成強度達(dá)到 85 %（34 MPa）后可進(jìn)行第二步土方開挖。

第二步土方開挖：以對撐位置對豎井進(jìn)行分幅開挖，采用臺階法先開挖對撐一側(cè)土方，隨后將挖機移動到對撐一側(cè)開挖角撐一側(cè)土方，角撐下方直角難挖部位采取人工開挖。

第三步土方開挖：開挖至第二層混凝土支撐下底標(biāo)高位置時停止開挖，待第二層支撐施工澆筑完成強度達(dá)到 85 % 后進(jìn)行下一步開挖，后續(xù)開挖均按照以上三步開挖方法循環(huán)執(zhí)行。

豎井支護(hù)：豎井支護(hù)采用傳統(tǒng)掛網(wǎng)噴射混凝土方法進(jìn)行，隨挖隨支護(hù)，及時封閉。

2.6 豎井檢測措施

圖4 旋噴鉆機角度及加固區(qū)域

1）技術(shù)措施。施工過程信息化［9］，自進(jìn)入施工現(xiàn)場開始，就要對周邊環(huán)境進(jìn)行及時監(jiān)控并采集數(shù)據(jù)，尤其是要實時監(jiān)測東側(cè)民房的沉降值、房屋的整體傾斜值以及裂縫分布，通過數(shù)據(jù)的采集掌握保護(hù)建筑的變化趨勢（見圖5）。在進(jìn)行施工前與施工的中期委派房屋質(zhì)量監(jiān)測站跟蹤監(jiān)測房屋，召開專家會議共同探討房屋的安全狀況，以優(yōu)化施工參數(shù)，這樣就能夠有效地控制豎井結(jié)構(gòu)的變形，降低基坑開挖對相鄰房屋造成的傷害。

圖5 房屋內(nèi)部沉降觀測點

豎井及周邊檢測遵循預(yù)防為主、勤檢測、及時反饋信息，以及制定應(yīng)急預(yù)案、準(zhǔn)備應(yīng)急物資、成立應(yīng)急小組。主要采取以下幾方面檢測措施為豎井開挖支護(hù)保駕護(hù)航（見圖6、表2）。

a）豎井周邊建筑物及周邊管線監(jiān)測：主要布置沉降觀測點、位移觀測點、建筑物傾斜觀測點；

b）支護(hù)結(jié)構(gòu)：豎井井口周圍應(yīng)布設(shè)水準(zhǔn)點，觀測地表變化情況，主要布置樁頂水平位移監(jiān)測點、深層位移監(jiān)測點、沉降觀測點；

圖6 監(jiān)測點布置圖

c）地下水位變化：觀測施工期間地下水位的變化情況。

2）數(shù)據(jù)分析。每天對檢測各項數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，觀察基坑周邊各項數(shù)據(jù)變化。檢測數(shù)據(jù)主要分為兩大類：豎井支護(hù)體系檢測（見表3）以及周邊建筑（緊鄰老建筑）檢測（見表4），本文選取 2018年1月份監(jiān)測數(shù)據(jù)。歷時豎井及周邊地表沉降曲線如圖7、8 所示。

3）應(yīng)急反應(yīng)：如果檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常超過規(guī)定值，立即上報項目部并停止施工根據(jù)應(yīng)急預(yù)案采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

表2 基坑檢測表

表3 豎井支護(hù)體系檢測成果表

表4 豎井周邊環(huán)境檢測成果表

圖7 豎井地表沉降曲線圖

圖8 豎井周邊建筑物沉降曲線圖

3 施工質(zhì)量控制要點

1）為防止保護(hù)建筑變形，必須要從第一道工序開始，并貫穿于地下施工的全過程，對所有施工工序采用綜合性的保護(hù)措施，避免深基坑施工造成緊鄰民房的損失。

2）控制基坑邊形與建筑沉降的重要階段是基坑開挖以及支撐階段。對于相鄰的保護(hù)性建筑，采取限時開挖、分塊開挖的控制手段，以便盡快形成完整的支撐體系。將時間控制在 24h 以內(nèi)，能夠有效降低基坑在外暴露且無支撐的時間，從而控制基坑變形。

3）本工程自基坑圍護(hù)施工至地下 4 層結(jié)構(gòu)完全澆筑完成歷時 6 個月，周圍房屋的沉降速率有效地控制了下來，裂縫也未進(jìn)一步擴大，房屋的使用沒有受到影響，充分地保證了房屋的結(jié)構(gòu)安全，這說明在施工中使用的基坑的圍護(hù)設(shè)計安全可靠，施工方案具有可行性，施工中所采取的各種措施也是具有針對性的，并且合理有效。

4 結(jié) 語

深圳北環(huán)電纜隧道南線 SJ4-1 豎井地處位置較為特殊，在老舊敏感建筑物旁進(jìn)行深基坑開挖作業(yè)存在一定的風(fēng)險，同時地表下管線較為復(fù)雜，前期排查準(zhǔn)備工作需認(rèn)真仔細(xì)，聯(lián)系溝通相關(guān)電力單位一同解決問題會避免很多不必要的麻煩。本文通過介紹保護(hù)臨近建筑的施工措施以及運用合理化信息監(jiān)控手段，對臨近建筑的影響控制在規(guī)定范圍內(nèi)提供參考。