黃 凱

(深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司， 廣東 深圳 518000)

在城市中心區(qū)或老舊改造區(qū)施工地下連續(xù)墻時(shí)，容易出現(xiàn)地下管線密集分布的情況，需要進(jìn)行大量的管線改遷工作，遇到由于各種特殊原因無法進(jìn)行改遷改造的特殊管線，會(huì)對(duì)地下連續(xù)墻施工帶來極大的困擾。目前，解決地下連續(xù)墻穿越地下管線的成槽施工問題，常用的方法有兩種：一是在地下管線影響區(qū)域一定范圍施工高壓旋噴樁，對(duì)管線下方位置進(jìn)行局部加固處理，但存在墻體局部支護(hù)薄弱的情況，開挖后可能有滲漏安全隱患；二是通過在地連墻成槽抓斗上加裝側(cè)向斗齒來加寬抓斗寬度[1](圖1)，使斗體豎直入槽并緊靠管線側(cè)壁分次挖除管線正下方土體，具體施工流程如圖2所示，但該方法直接影響抓斗能力，成槽速度慢，且改裝費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。

圖1 改裝加寬成槽機(jī)抓斗

針對(duì)上述問題，研究形成了管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術(shù)，應(yīng)用于深圳城軌13號(hào)線白芒站、12號(hào)線永和站等項(xiàng)目地下管線穿越影響地連墻的施工中。通過重新調(diào)整穿管地連墻幅寬，形成“一幅三序”式抓土，槽底巖層采用沖孔樁機(jī)分管線兩段沖擊鉆進(jìn)，針對(duì)鋼筋籠改造，采取“魚頭籠”“魚尾籠”入槽嵌入式對(duì)接完成“一幅二籠”施工，達(dá)到安全可靠、節(jié)省成本、縮短工期的目的，取得顯著效果。

圖2 改裝液壓抓斗用于地連墻成槽施工流程

1 工程概況

1.1 工程位置及規(guī)模

白芒站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用“地下連續(xù)墻+3道內(nèi)支撐”方案，基坑長(zhǎng)692.9 m，深17.3～26.9 m，基坑平面呈曲線形狀；地下連續(xù)墻厚1 000 mm，標(biāo)準(zhǔn)幅寬6 m，墻幅間接頭采用工字鋼，1～36軸地連墻為C35水下混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8；36～80軸地連墻為C35水下混凝土，抗?jié)B等級(jí)P68。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)施工情況

項(xiàng)目1-C08幅地下連續(xù)墻被3根埋深0.2 m的10 kV電力管線穿越，每根管線直徑φ120 mm，電纜從西側(cè)侵入1-C08幅地連墻0.85 m。經(jīng)過建設(shè)、監(jiān)理、施工單位共同商討對(duì)比各應(yīng)對(duì)方案，同意采用自主研發(fā)的“管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術(shù)”，對(duì)1-C08幅地連墻進(jìn)行槽幅重新調(diào)整，形成“一幅三序”式抓土。槽底巖層采用沖孔樁機(jī)分管線兩段沖擊鉆進(jìn)，并對(duì)該幅鋼筋籠進(jìn)行分段制作，以“魚頭”“魚尾”入槽嵌入對(duì)接完成“一幅二籠”施工，整體施工達(dá)到了便捷高效、安全可靠、節(jié)省成本、縮短工期的目的，得到各方參建單位的一致好評(píng)。

2 工藝介紹

2.1 適用范圍

1)適用于寬度不大于1.5 m、埋深2 m以內(nèi)的地下管線橫穿地連墻的情況。

2)當(dāng)?shù)剡B墻成槽入巖時(shí)，地下管線寬度不超過0.8 m。

2.2 工藝原理

以深圳市城市軌道交通13號(hào)線13101標(biāo)段白芒站項(xiàng)目地下連續(xù)墻支護(hù)工程及現(xiàn)場(chǎng)管線分布情況為例。白芒站項(xiàng)目地連墻標(biāo)準(zhǔn)幅寬6 m，墻厚1 000 mm，設(shè)計(jì)入中風(fēng)化巖層2.5 m，墻深34.3 m；1-C08幅地下連續(xù)墻被3根埋深0.2 m的10 kV電力管線穿越，每根管線直徑φ120 mm，電纜從西側(cè)侵入1-C08幅地連墻0.85 m，線纜整體套管保護(hù)后寬度0.5 m。

2.2.1 根據(jù)液壓抓斗尺寸劃定成槽分段

白芒站項(xiàng)目地下連續(xù)墻采用寶峨GB46液壓抓斗成槽施工，斗體高7.72 m、寬2.65 m，抓斗中間鋼絲繩間距寬0.8 m；挖斗斗寬2.8 m。如橫穿管線寬度過大，可從管線兩邊分別下入抓斗進(jìn)行抓土成槽，由此通過尺寸分析得到該技術(shù)適用于管線下方區(qū)域?qū)挾炔淮笥?.9 m的連續(xù)墻施工，管線區(qū)域兩側(cè)抓土成槽段的寬度則根據(jù)挖斗斗寬2.8 m劃定，具體如圖3所示。

2.2.2 地下連續(xù)墻分三序抓土成槽

1)為滿足管線段墻的施工，重新對(duì)基坑支護(hù)的地下連續(xù)墻槽段幅寬進(jìn)行調(diào)整[2]。將穿管地下連續(xù)墻分C1、C2、C3三序開挖成槽，其中C2為線纜套管保護(hù)加固后沿地連墻幅寬方向向兩邊外擴(kuò)20 cm的安全保護(hù)范圍(即上述圖3中標(biāo)示的管線區(qū)域)；C1、C3為開挖線纜的兩側(cè)槽段，寬度均為2.8 m，則C1、C2、C3三個(gè)部分形成新的槽幅；開挖順序?yàn)橄葍蓚?cè)(C1、C3)、后中間(C2)，具體劃分槽段平面示意圖如圖4、圖5所示。

圖3 根據(jù)GB46液壓抓斗尺寸推算適用管線區(qū)域?qū)挾?/p>

圖4 原設(shè)計(jì)地連墻分幅示意圖

圖5 管線地連墻槽段幅寬調(diào)整示意圖

2)人工開挖探明并采取相關(guān)措施加固保護(hù)地下線纜后，首先采用挖掘機(jī)對(duì)C1及C3段開挖出深度3 m的導(dǎo)向槽[3]，以免后續(xù)下放液壓抓斗可能因晃動(dòng)造成管線損壞，然后采用地連墻成槽機(jī)進(jìn)行C1、C3段的常規(guī)抓土成槽施工。

3)針對(duì)管線下方C2段土體，在C1或C3槽內(nèi)置入液壓抓斗后，通過斗體橫向移動(dòng)撞擊管線下方土體，使土體松散后抓取出槽，直到C2段土體挖除至管線正下方空間深度大于9 m后，使斗體整體置入C2段正下方區(qū)域，然后向下挖除該部分土體；在提升抓斗前，先橫向移動(dòng)使斗體完全離開管線下方區(qū)域再提起，防止斗體出槽時(shí)碰撞損壞管線，如此反復(fù)挖掘至該幅穿管地連墻槽段內(nèi)土體完全挖除[4]。施工流程如圖6所示。

圖6 地連墻“一幅三序”成槽流程

2.2.3 孔底入巖沖孔

1)上部土層抓槽完成后，槽底入巖改用沖孔樁機(jī)沖擊破巖。

2)C2段線纜套管保護(hù)加固后寬度為0.5 m，加上兩側(cè)各20 cm的安全保護(hù)距離，整體寬度0.9 m；白芒站項(xiàng)目地下連續(xù)墻墻厚1 000 mm，沖錘直徑φ1 000 mm，沖孔樁機(jī)分別在C1、C3段按常規(guī)操作置入槽內(nèi)施工，施工順序從遠(yuǎn)離管線端向靠近管線端分段移動(dòng)沖擊，C1、C3段沖擊鉆進(jìn)分別完成C2段50%的入巖施工。

3)管線下方?jīng)_擊成槽時(shí)，提升沖錘應(yīng)與線纜保持高差不小于2 m，C2段入巖沖槽施工示意圖如圖7所示。

4)沖擊入巖時(shí)，低錘密擊將底部巖層破碎，巖屑通過泥漿循環(huán)返回至地面[5]。

5)C1、C3段也可采用旋挖鉆機(jī)硬巖分序引孔，充分發(fā)揮出旋挖鉆機(jī)高精度和高成孔效率的特點(diǎn)，鉆孔完畢后，將剩余“巖墻”破碎，破碎施工時(shí)，以每?jī)摄@孔位中點(diǎn)作為中心下放沖錘，以防發(fā)生偏錘情況。但由于旋挖鉆機(jī)對(duì)地下管線的影響較難把控，針對(duì)C2段管線區(qū)域仍需以沖孔鉆機(jī)沖擊入巖的方法進(jìn)行施工，保證管線得到完好保護(hù)不被破壞。

圖7 沖孔樁機(jī)破碎管線下方巖層示意圖

2.2.4 鋼筋籠“一幅二籠”式制作安裝

由于地下連續(xù)墻鋼筋籠受管線穿越的影響，無法整體制作吊放入槽，因此將鋼筋籠分成左右兩個(gè)部分制作。兩幅鋼筋籠的寬度根據(jù)管線穿越位置確定，分幅時(shí)鋼筋籠縱向主筋不變，最外層箍筋在靠近管線一側(cè)做成“魚頭”“魚尾”狀[6]，以此實(shí)現(xiàn)分幅鋼筋籠的嵌入式連接，如圖8所示。

為了更進(jìn)一步保證地連墻鋼筋籠“魚頭”“魚尾”式嵌入式對(duì)接處的止水效果，可在接頭位置處增設(shè)注漿管[7]。

圖8 分幅鋼筋籠示意圖

2.3 工藝流程

管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工工藝流程如圖9所示。

圖9 施工工藝流程

2.4 操作要點(diǎn)

以深圳市城市軌道交通13號(hào)線13101標(biāo)段白芒站項(xiàng)目為例說明。

2.4.1 管線探明及加固保護(hù)

1) 采用人工方式對(duì)管線周邊進(jìn)行局部開挖，開挖時(shí)緩慢作業(yè)，避免對(duì)線纜造成破壞，由此探明3條10 kV電纜埋深0.2 m，為軟質(zhì)管線，每根管線直徑φ120 mm，電纜從西側(cè)侵入1-C08幅地連墻0.85 m，如圖10所示。

圖10 開挖探明地下管線

2) 在管線外圍套1 cm厚膠皮保護(hù)管，并在四周焊接厚2 cm、長(zhǎng)1.4 m的保護(hù)鋼板，形成截面尺寸0.5 m×0.5 m正方形保護(hù)外殼。操作順序?yàn)橄群附雍脗?cè)面及底面成凹槽狀將管線置入其中，再進(jìn)行頂面封閉的焊接，這樣能夠有效避免焊接火星或焊接溫度過高導(dǎo)致的管線破壞[8]。線纜加固保護(hù)及施工如圖11所示。

圖11 線纜加固保護(hù)及施工

3)為了更進(jìn)一步保證成槽施工時(shí)對(duì)管線的有效保護(hù)，可以在管線外包保護(hù)套管的基礎(chǔ)上增設(shè)第二重如限位保護(hù)等其他措施。

2.4.2 導(dǎo)墻施工

1)完成線纜套管加固后進(jìn)行導(dǎo)墻挖設(shè)施工。白芒站項(xiàng)目導(dǎo)墻采用倒“L”形，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標(biāo)號(hào)C20；導(dǎo)墻頂面和立面厚200 mm，配筋為φ12@200單層鋼筋網(wǎng)片。

2)將管線保護(hù)鋼板的兩端各伸入20 cm錨固于導(dǎo)墻內(nèi)，以避免施工時(shí)機(jī)械碰撞破壞管線，如圖12所示。

3)澆筑導(dǎo)墻混凝土，管線保護(hù)鋼板與導(dǎo)墻形成一個(gè)穩(wěn)固的整體，進(jìn)一步加強(qiáng)線纜保護(hù)。

圖12 保護(hù)鋼板兩端伸入導(dǎo)墻中

2.4.3 地下連續(xù)墻C1、C3段土層抓槽

1)導(dǎo)墻施工完成后對(duì)該幅穿管地連墻進(jìn)行三段劃分，先對(duì)保護(hù)管線兩側(cè)增加20 cm安全距離，形成C2段開挖槽段，再向兩邊外擴(kuò)2.8 m形成C1、C3段開挖槽段，如圖13所示。

圖13 穿管地連墻劃分三段成槽示意圖

2)由于成槽機(jī)抓斗入槽時(shí)常有晃動(dòng)，先采用小型挖掘機(jī)在C1、C3段中開挖出3 m深導(dǎo)向槽(白芒站項(xiàng)目導(dǎo)墻深1.7 m，實(shí)際向下挖土深度為1.3 m)，以確保抓斗按照計(jì)劃位置準(zhǔn)確入槽。

3)導(dǎo)向槽施工完成，抓斗入槽加速進(jìn)行導(dǎo)向槽下方C1、C3段土體開挖[9]。

4)采用地連墻成槽機(jī)抓土開挖過程中，抓斗離管線距離較近，需全程安排專人看守指揮。

2.4.4 管線位置C2段土層抓槽

1)待管線兩側(cè)C1、C3段土體開挖完成，開始管線下方C2段開挖。將抓斗斗體完全下放至C3槽段的線纜下方，沿地連墻幅寬方向緩慢向C2方向平移斗體撞碰管線下方土，撞碰的同時(shí)不斷開閉抓斗，使C2段土體松散后抓取裝入斗內(nèi)準(zhǔn)備提起[10]。

2)在提升抓斗前，先將斗體平移至管線以外位置再緩慢提起，以防抓斗出槽碰撞損壞線纜。

3)如此反復(fù)挖掘至C2段管線正下方空間深度大于9 m后(此時(shí)可使整個(gè)抓斗斗體進(jìn)入管線下方)，沿地連墻幅寬方向橫向移動(dòng)使斗體完全置入C2段正下方，然后向下挖除該部分剩余土體。

4)完成C2段成槽出土后，由于抓斗側(cè)向撞抓C2段會(huì)使管線下方一部分土體掉落在相鄰段，因此還需再次對(duì)C1、C3段進(jìn)行清底復(fù)抓，以減少孔底沉渣。

地下連續(xù)墻抓土開挖成槽如圖14所示。

圖14 地連墻分三序抓土開挖成槽

2.4.5 孔底巖層二序沖擊成槽

1)完成抓土成槽后，孔底巖層采用沖孔樁機(jī)低錘密擊破碎成槽，巖屑通過泥漿循環(huán)返回至地面。

2)沖孔樁機(jī)分別在C1、C3段按常規(guī)操作置入槽內(nèi)施工，施工順序從遠(yuǎn)離管線端向靠近管線端移動(dòng)沖擊，在C1、C3段的沖擊鉆進(jìn)分別完成C2段50%的入巖施工。

3)沖錘在進(jìn)入管線位置C2段入巖沖槽時(shí)，緩慢移動(dòng)沖孔樁機(jī)，將沖錘移動(dòng)至C2段管線區(qū)一側(cè)的下方位置；提升沖錘時(shí)，與C2段管線控制高差不小于2 m；沖擊時(shí)，嚴(yán)格控制提升高度，并及時(shí)收繩，防止鋼絲繩過長(zhǎng)甩碰管線保護(hù)鋼板。

4)最后起錘時(shí)注意緩慢操作，避免因錘頭碰撞管線導(dǎo)致?lián)p壞情況的發(fā)生。

沖孔樁機(jī)破碎孔底巖層如圖15、圖16所示。

圖16 沖孔樁機(jī)施工破碎槽底巖層

2.4.6 鋼筋籠“一幅二籠”式制作安裝

1)地下連續(xù)墻鋼筋籠受管線橫穿影響無法整體吊放入槽，因此采取“一幅二籠”方案施工。

2)根據(jù)地下連續(xù)墻重新分幅的情況及管線穿越的具體位置，將鋼筋籠分兩段加工制作：西側(cè)鋼筋籠寬3.3 m，一側(cè)設(shè)置工字鋼接頭，另一側(cè)設(shè)置“魚尾狀”接頭，即凹三角形封口筋；東側(cè)鋼筋籠寬3.2 m，一側(cè)設(shè)置工字鋼接頭，另一側(cè)設(shè)置“魚頭狀接頭”，即凸三角形封口筋；兩個(gè)鋼筋籠的接頭通過封口筋的凹凸設(shè)置形成咬合，如圖17、圖18所示。

圖17 鋼筋籠現(xiàn)場(chǎng)制作

圖18 兩幅鋼筋籠接頭通過封口筋凹凸設(shè)置形成咬合

3)“魚尾籠”和“魚頭籠”依次吊裝入槽，由于西側(cè)“魚尾籠”寬度稍小，先下放“魚尾籠”。

4) 因鋼筋籠距離管線較近，為避免鋼筋籠下放過程中由于擺動(dòng)對(duì)管線產(chǎn)生碰撞造成損壞，先將鋼筋籠整體下放至線纜以下且未抵達(dá)孔底的位置處，再緩慢擺動(dòng)吊車大臂，向管線方向水平移動(dòng)籠體，一邊平移一邊下放，直至鋼筋籠下放到設(shè)計(jì)孔底位置[11]。

5) 完成西側(cè)籠下放后，按照上述要點(diǎn)進(jìn)行東側(cè)“魚頭籠”下放，使兩個(gè)籠體完成嵌入式咬合對(duì)接[12]。

鋼筋籠下放入槽如圖19、圖20所示。

圖19 鋼筋籠起吊下放入槽

圖20 鋼筋籠置入槽內(nèi)與線纜位置關(guān)系

2.4.7 地下連續(xù)墻灌注混凝土成槽

1)地下連續(xù)墻混凝土澆灌采用履帶吊配合混凝土導(dǎo)管完成，導(dǎo)管在第一次使用前先在地面進(jìn)行水密封試驗(yàn)并完成拼接。

2)開始澆灌時(shí)，先在導(dǎo)管內(nèi)放置隔水球以便混凝土澆灌時(shí)將管內(nèi)泥漿從管底排出。

3)混凝土澆灌保持連續(xù)均勻下料，砼面上升速度控制在4～5 m/h，灌注過程中隨時(shí)觀察、測(cè)量混凝土面標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深。

4)對(duì)采用2根導(dǎo)管灌注的地下連續(xù)墻，應(yīng)2根導(dǎo)管輪流進(jìn)行混凝土澆灌，確?；炷撩婢鶆蛏仙?，防止因混凝土面高差過大產(chǎn)生夾層現(xiàn)象。

3 工藝分析

3.1 施工工藝特點(diǎn)

3.1.1 無須改遷管線

通過采用管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術(shù)，可以在不改遷改造線纜的情況下，完成線纜下方槽段開挖，形成封閉的止水帷幕，避免了改遷管線造成的工期延誤及費(fèi)用增加問題[13]。

3.1.2 無須改裝機(jī)械

傳統(tǒng)的施工方法往往需要對(duì)地下連續(xù)墻成槽機(jī)設(shè)備進(jìn)行改裝來達(dá)到在不改遷管線前提下成槽的目的，該方法受機(jī)械生產(chǎn)廠家配合程度、設(shè)備改裝時(shí)間及費(fèi)用的制約，實(shí)際操作上易受限。該技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是基于現(xiàn)有施工機(jī)械設(shè)備，合理安排工序優(yōu)化施工手段形成的最優(yōu)方案[14]。

3.1.3 無須其他設(shè)備輔助

關(guān)于解決管線下方土體開挖難題，還有一種常見做法是采取下方側(cè)向潛孔錘的方式取土成槽。該技術(shù)不需要任何設(shè)備輔助，完全依靠原有設(shè)備進(jìn)行施工，方便快捷。

3.1.4 節(jié)省成本及工期

地下線纜穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)是在城市基坑建設(shè)中常見的施工難題，通常情況下，管線改遷成本高、工期長(zhǎng)、審批手續(xù)辦理困難，甚至很多管線無法得到改遷審批，往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間投入。該技術(shù)在不增加成本的前提下，仍然保持了原有的施工進(jìn)度，確保了工期。

3.2 常規(guī)方法對(duì)比分析

管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術(shù)在成本和工期控制等方面都具有獨(dú)特的優(yōu)越性。除該技術(shù)外，目前常規(guī)做法有兩種：①斷開該處地連墻，在管線附近增加旋噴樁進(jìn)行止水，并采用增加內(nèi)支撐等方式加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)；②管線改遷完成后采用雙輪銑成槽施工。

第一種方法存在一定的質(zhì)量隱患，通常不建議采用。施工高壓旋噴樁需在管線兩側(cè)至少各增加兩條旋噴樁，鉆進(jìn)深度與地連墻進(jìn)深一致，由于該處地連墻不連續(xù)，極易對(duì)地連墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，存在較大的安全隱患，通常需要通過局部增加內(nèi)支撐的方式對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

如采用第二種方法，管線改遷后以雙輪銑成槽施工，則存在管線改遷審批程序復(fù)雜、施工耗時(shí)長(zhǎng)等問題，甚至部分管線不具備改遷條件，如重要給排水管道、電力通信管線、國防光纜等；同時(shí)，完成管線改遷后采用雙輪銑成槽施工費(fèi)用較高。

“管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術(shù)”與其他處理類似問題方法相比，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 科學(xué)性分析

通常涉及無法按期改遷的管線為電纜或光纖，管線橫截面不超過0.8 m，地連墻必須是封閉且連續(xù)的才能有效起到支護(hù)和止水的作用。城市地下管線埋深通常在2 m以內(nèi)，管線正下方土體厚度不足1 m，在兩側(cè)掏空形成臨空面的情況下變得十分脆弱，稍微施加外力就能將該部分土體清除。

考慮到地連墻的成孔設(shè)備為成槽機(jī)和沖孔樁機(jī)，均由鋼絲繩提拉進(jìn)行作業(yè)，而鋼絲繩與抓斗或沖錘邊緣存在一定距離，合理地調(diào)整施工操作方法，通過分三序施工，利用這部分距離完成管線下方土體(巖體)的挖除；再采取鋼筋籠分解、平移的方法使完整的鋼筋籠分為兩個(gè)，在不觸碰管線的情況下將鋼筋籠下放至管線的正下方。整個(gè)過程科學(xué)可行，經(jīng)過多個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐證明，該技術(shù)處理同類施工問題具有明顯的科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語

管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術(shù)在面對(duì)無法進(jìn)行改遷改造的特殊管線但仍需施工的情況時(shí)，相較于傳統(tǒng)方法，在工序管理、生產(chǎn)效率、施工事故成本控制等方面都突顯出了顯著的效果，為解決地連墻成槽問題提供了一種創(chuàng)新、實(shí)用的工藝技術(shù)，減少了事故處理時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。