宋攀登 （粵水電軌道交通建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著城市地下空間開發(fā)進(jìn)程的加快，既有地下市政設(shè)施受到新建結(jié)構(gòu)的影響的問(wèn)題越來(lái)越突出，對(duì)軟土地區(qū)的軌道交通建設(shè)而言，其基坑開挖常遇到周圍變形敏感的地下設(shè)施保護(hù)問(wèn)題，若處理不當(dāng)就會(huì)造成嚴(yán)重后果[4]。明挖隧道上跨下部結(jié)構(gòu)施工中，不乏軟土地層條件下上跨施工的案例及經(jīng)驗(yàn)，但是地鐵項(xiàng)目在軟流塑狀軟土地層下明挖結(jié)構(gòu)超近距離上跨既有電力隧道施工的案例情況不多見，如何有效解決軟流塑淤泥層條件下明挖隧道基坑開挖引起下臥既有電力隧道變形的影響，確保既有電力隧道結(jié)構(gòu)和基坑支護(hù)的安全，實(shí)現(xiàn)地下空間有效合理開發(fā)，亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

廣州市軌道交通二十二號(hào)線某出入場(chǎng)線工程地處番禺區(qū)，區(qū)間線路長(zhǎng)度約1.5km，為地下負(fù)一層出地面結(jié)構(gòu)，采用明挖法順做法施工，基坑深約9.1～19.27m。局部上跨既有電力頂管隧道（未運(yùn)營(yíng)），基坑深約10m，寬約15m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用型鋼水泥土墻(1000mm@1100鉆孔灌注樁/600厚連續(xù)墻)+兩道混凝土支撐，基坑外側(cè)采用850@600三軸攪拌樁全加固，加固范圍10m，基坑內(nèi)按照三軸攪拌樁裙邊+抽條加固，有效樁長(zhǎng)不小于5m，電力隧道上方攪拌樁深度到基底以下0.5m。該電力隧道埋深深度約為15m，頂管為鋼承口方式連接，一節(jié)管長(zhǎng)約2.5m，外直徑為4.14m，與出入場(chǎng)線結(jié)構(gòu)最小豎向凈距約1.3m，以23°的角度斜穿投影長(zhǎng)度約為38m。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)詳勘地質(zhì)資料，出入場(chǎng)線各巖土層進(jìn)行分層。依次為雜填土層、淤泥＜2-1A＞、粉質(zhì)黏土＜4N-2＞、粉土＜4F-2＞、全風(fēng)化粉砂巖＜6＞、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖＜7-3＞、中風(fēng)化粉砂巖＜8-3＞、微風(fēng)化粉砂巖＜9-3＞。明挖結(jié)構(gòu)上跨既有電力隧道的部位存有深厚軟弱地層為＜2-1A＞淤泥層軟流塑狀態(tài)，標(biāo)貫值最小為1～2，明挖基坑全處于淤泥層，淤泥層厚度約20m，而電力隧道處于粉質(zhì)黏土層和淤泥層中。

1.3 工程重難點(diǎn)分析

在淤泥層條件下，針對(duì)于明挖結(jié)構(gòu)上跨既有電力隧道施工時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)SMW工法樁樁底與電力隧道間軟弱地層無(wú)法加固，后續(xù)基坑開挖后，淤泥層土體會(huì)出現(xiàn)很明顯的卸荷的現(xiàn)象[3]，造成基底土體回彈，且又有施工荷載及土體自身側(cè)壓力作用在基坑兩側(cè)，把兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)位移，同時(shí)加大了水平向應(yīng)力使坑底土體向上隆起，并增加SMW工法樁底下未加固區(qū)域的滲漏概率，造成基坑失穩(wěn)危及安全。

2 明挖區(qū)間上跨電力隧道施工技術(shù)

2.1 明挖隧道施工對(duì)電力隧道結(jié)構(gòu)影響的三維模擬分析

根據(jù)出入場(chǎng)線明挖區(qū)間施工工法及工序及與既有電力隧道存在空間相互影響因素，首先采用MIDAS三維有限元軟件模擬明挖基坑施工過(guò)程中每個(gè)工序?qū)﹄娏λ淼赖漠a(chǎn)生的不利影響[1]，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)綜合分析誘發(fā)的上浮及位移范圍，進(jìn)一步對(duì)電力隧道的安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，針對(duì)性地給出一些解決方案及施工指導(dǎo)方面的建設(shè)性建議，為后續(xù)制定可行性施工方案及施工提供了科學(xué)的參考。

圖1 明挖隧道與電力隧道平面關(guān)系圖

2.2 地下連續(xù)墻施工

連續(xù)墻在淤泥層厚度均達(dá)20m中成槽，如采用常規(guī)的成槽工藝容易造成坍塌等安全事故，因此在地下連續(xù)墻施工前采用三軸攪拌樁機(jī)先對(duì)槽壁軟弱地層加固，加固深度穿透軟弱地層下1m為止，控制好邊線避免造成侵限影響后續(xù)的成槽效率。

綜合現(xiàn)有連續(xù)墻施工工藝，采用一種組合工法進(jìn)行成槽，在槽段中采用旋挖鉆機(jī)引孔，為后續(xù)成槽機(jī)及沖孔鉆機(jī)創(chuàng)造臨空面，加快成槽速度，也可以很好地控制成槽質(zhì)量。上部較厚的軟土層采用常規(guī)的抓斗作業(yè)，下部風(fēng)化巖層則采用傳統(tǒng)的沖孔鉆機(jī)成槽，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后利用方錘修槽，在施工過(guò)程中需注意槽壁加固體強(qiáng)度較高不易于抓槽，影響成槽垂直度。

2.3 圍護(hù)樁施工

左線基坑一側(cè)受既有高壓線限高影響，設(shè)鉆孔樁為支護(hù)結(jié)構(gòu)，采用“回旋鉆機(jī)+正循環(huán)泥漿護(hù)壁”施工的工藝，由于有限作業(yè)高度僅有12m，對(duì)于流塑狀淤泥層中成孔，很容易發(fā)生塌孔或者澆筑混凝土過(guò)程中發(fā)生置換，則在鉆孔過(guò)程中要保證循環(huán)泥漿比重在1.20以上，連續(xù)適度鉆進(jìn)成孔，時(shí)常檢測(cè)鉆孔過(guò)程中的泥漿比重穩(wěn)定性，成孔后及時(shí)采用正循環(huán)清孔后下鋼筋籠、澆筑混凝土，必須保證開孔后直至澆筑完混凝土不得間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，防止塌孔，危及周邊安全。

2.4 SMW工法樁施工

工法樁施工采用三軸攪拌樁機(jī)攪拌，樁間接頭用分間隔式雙孔全套復(fù)攪式連接方式，與連續(xù)墻和灌注樁接頭處改用單側(cè)擠壓式連接方式，保證樁間止水效果及整體性。攪拌樁機(jī)下沉速度要比提慢50%左右，且提升速度控制在1m/min以下，完成攪拌時(shí)要及時(shí)安裝好自制的導(dǎo)向架后及時(shí)吊裝型鋼插入，加固后要控制在1h內(nèi)完成型鋼插入，另現(xiàn)場(chǎng)還需準(zhǔn)備液壓錘壓設(shè)備，防止型鋼依然難以插入到位時(shí)使用，特別要注意型鋼底部標(biāo)高插入距離電力隧道結(jié)構(gòu)頂預(yù)留約0.5m處止。間隔一樁預(yù)埋一種注漿管沿著型鋼腹板角部布置與型鋼一起下沉，為了后續(xù)加固SMW工法樁與電力隧道間的淤泥層，防止后續(xù)基坑開挖出現(xiàn)滲漏，發(fā)生基坑坍塌的隱患。

2.5 基坑開挖施工

該明挖基坑開挖對(duì)下臥電力隧道來(lái)說(shuō)屬于一個(gè)卸荷過(guò)程，要遵循短、頻、快的開挖方法，采用科學(xué)合理開挖工序結(jié)合空間關(guān)系及監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速施工[2]。上跨電力隧道長(zhǎng)度范圍約為50m，將該段基坑共分五個(gè)流水段，每段為10m（A、B、C、D、E），從A段開始向E塊先后施工土石方及主體結(jié)構(gòu)[5]。在基坑開挖前，利用降水井將水位降至頂管隧道以下，基坑外側(cè)可結(jié)合施工實(shí)際情況設(shè)置回灌井，以防坑外水位大幅下降。

開挖前預(yù)備好大水桶，預(yù)防電力隧道上浮時(shí)用來(lái)加水反壓。開挖過(guò)程中及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)情況及根據(jù)計(jì)算出開挖后的土方重量，進(jìn)行信息化施工，電力隧道有上浮趨勢(shì)時(shí)，在電力隧道管內(nèi)放置一定重量的水桶加滿水壓重，減少卸載后的隧道上拱，平衡均勻布置；基坑開挖和支撐及其他結(jié)構(gòu)施工須不間斷實(shí)施，特別是開挖到底后不能讓基坑暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，最好控制在12h之內(nèi)，及時(shí)封底，降低明挖基坑安全風(fēng)險(xiǎn)及電力隧道上浮導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)完成上部結(jié)構(gòu)后同時(shí)把水桶里的水適量放出抽出地面，減輕電力隧道重力，保持電力隧道恒載。

圖2 電力隧道上浮處理措施施工圖

明挖基坑上跨電力隧道區(qū)域若基坑底電力隧道與圍護(hù)結(jié)構(gòu)交叉處有冒泥水現(xiàn)象，要及時(shí)在隧道周圍3m范圍內(nèi)采用雙管高壓旋噴二次注漿；在基坑封頂前嚴(yán)禁在基坑兩側(cè)施工便道堆重載及通過(guò)重載設(shè)備。

2.6 頂部回填施工

主體結(jié)構(gòu)頂板及其防水層施工完成后立即施作回填土，分層夯實(shí)，控制好每層厚度及壓實(shí)密度，結(jié)構(gòu)兩側(cè)回填土方時(shí)，在兩側(cè)同時(shí)均勻回填反壓，快速恢復(fù)電力隧道上方覆土荷載，保證電力隧道結(jié)構(gòu)安全。

3 施工效果

出入場(chǎng)線區(qū)間隧道施工過(guò)程中誘發(fā)電力隧道結(jié)構(gòu)最大水平位移為10mm，最大豎向位移為18mm，總體變形在電力隧道控制值范圍之內(nèi)，也均滿足相關(guān)規(guī)范要求，不危及電力隧道結(jié)構(gòu)安全。

4 結(jié)語(yǔ)與建議

以廣州市軌道交通二十二號(hào)線工程某出入場(chǎng)線為背景，針對(duì)軟流塑淤泥層條件下明挖隧道上跨既有電力隧道施工所遇到的多重技術(shù)難題，得出以下結(jié)論。

針對(duì)淤泥層條件下帶來(lái)多重施工問(wèn)題，分段動(dòng)態(tài)調(diào)整施工對(duì)策以適應(yīng)基坑卻荷后電力隧道上浮，具體包括采用多種支護(hù)方式，針對(duì)性地基加固保證了基坑安全，基坑開挖分段分層均勻快速封閉，并利用監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反饋施加配重反壓等一系列聯(lián)合措施。

工程實(shí)踐證明，該施工工法保障了明挖隧道快速施工，控制了基坑變形過(guò)大和變形始終得到有效控制，降低基坑開挖施工安全風(fēng)險(xiǎn)，保證電力隧道的安全，可為國(guó)內(nèi)外工程類似工程提供寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)，但是還是有很多方面值得我們?cè)偃パ芯拷鉀Q。例如，上跨電力隧道段SMW工法樁與電力隧道還存在一定范圍的淤泥層無(wú)法加固，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，這應(yīng)是在后續(xù)工作中進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。