趙根鍵

(中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽電力建設(shè)第一工程有限公司 安徽合肥 230088)

近年來，隨著我國城市規(guī)模成倍擴(kuò)大，基礎(chǔ)設(shè)施落后問題顯現(xiàn)，城市交通運(yùn)輸矛盾日益突出。城市軌道交通以其安全、準(zhǔn)時、快速的優(yōu)點(diǎn)，在拓寬城市空間、打造城市快速立體交通網(wǎng)絡(luò)和改善城市交通環(huán)境方面發(fā)揮越來越大的作用。全國各大城市根據(jù)城市可持續(xù)發(fā)展和城市交通健康發(fā)展的需要，都在積極規(guī)劃建設(shè)城市軌道交通項(xiàng)目，城市軌道交通輸變電線路秉承地鐵施工特點(diǎn)，盡可能少地占用地上空間，減輕對城市發(fā)展的影響，這就使得地下電纜隧道這樣一種省空間，安全性能較好的電纜敷設(shè)方式被廣泛使用，但不斷地向地下更深處施工對電纜隧道施工開挖前支護(hù)提出更高的要求。

針對以上問題，該方案取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，具有較好的推廣應(yīng)用價值[1-4]。

1 應(yīng)用實(shí)例

軌道交通1號線35 kV電纜隧道共有2條，廬州大道主變電所至廬州大道地鐵站，電纜隧道長度280 m。隧道自2015 年09 月28 日動工，2016 年5 月13 日送電成功；勝利路變電站至勝利路地鐵站，電纜隧道長度530 m，項(xiàng)目自2014 年12 月12 日動工，2016 年7 月13日送電成功。隧道采用鋼板樁和灌注樁相結(jié)合的支護(hù)方式，確保了結(jié)構(gòu)安全、順利地完成。施工質(zhì)量受到業(yè)主單位的好評，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

此外，該技術(shù)還在合肥軌道交通2 號線主變電所110 kV系統(tǒng)集成35 kV電纜隧道工程中得到應(yīng)用。

2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼板樁結(jié)合灌注樁施工一體化基坑支護(hù)技術(shù)，將圍護(hù)樁用打樁機(jī)打（壓）入地基，使其相互連接構(gòu)成整體，降低施工成本，減少環(huán)境破壞，提高施工效率。（2）采用分散應(yīng)力強(qiáng)支護(hù)，通過上下兩道鋼支撐，同時采用工字鋼并加焊通長鋼板及綴板和肋板使之聯(lián)結(jié)成為一個受力整體，避免單支撐的應(yīng)力集中，提高支護(hù)體系的安全穩(wěn)定性。（3）運(yùn)用CAD進(jìn)行事先策劃對鋼板樁施工位置進(jìn)行事先排版預(yù)留施工縫，施工前確定尺寸控制點(diǎn)和施工工序，并嚴(yán)格按照施工工序精細(xì)化管理，有效控制施工縫偏差。（4）基于工序完全銜接的主體結(jié)構(gòu)依次施工，節(jié)能高效。（5）隧道主體結(jié)構(gòu)采用分段法施工，有效節(jié)省工期。

3 工藝原理

該技術(shù)適用于施工空間受限，土層穩(wěn)定性差的城市電纜隧道施工。采用鋼板樁和灌注樁作為圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)，鋼板樁通過水平支撐及支護(hù)結(jié)構(gòu)錨入土體所產(chǎn)生的抗傾覆力，平衡邊坡側(cè)壓力，保證基坑邊坡的穩(wěn)定；在相鄰建筑物或開挖深度較大的基坑打設(shè)灌注排樁，樁頂設(shè)鋼筋混凝土冠梁，將單根灌注樁形成整體，冠梁之間按照一定間距設(shè)置水平鋼支撐，利用鋼筋混凝土灌注樁自身剛性及鋼支撐對撐力，平衡坑壁側(cè)壓力，保證邊坡穩(wěn)定。支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，隧道主體結(jié)構(gòu)施工采用分段法，較大程度上提高了施工效率。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

測量放線→圍護(hù)樁（灌注樁、鋼板樁）施工→第一層（第二層）鋼支撐安裝→基坑上（下）層土方開挖→底板結(jié)構(gòu)施工→鋼支撐拆除→施工縫處理→側(cè)墻及頂板主體結(jié)構(gòu)→側(cè)墻土方回填→上道支撐拆除→頂板土回填。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 測量放線

（1）在整平的工作面上測放出控制樁。依據(jù)設(shè)計(jì)勘察提供的場地內(nèi)控制坐標(biāo)和標(biāo)高位置，測放坐標(biāo)、高程控制樁。（2）依照施工圖要求，測放出基坑圍護(hù)樁中心線、排水溝等位置。根據(jù)現(xiàn)場的3個基準(zhǔn)控制樁，采用經(jīng)緯儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等在現(xiàn)場周邊測放出基坑圍護(hù)樁的臨時控制樁。（3）根據(jù)施工需要設(shè)置臨時控制樁。

4.2.2 圍護(hù)樁施工

綜合工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)性等方面，結(jié)合開挖放坡困難等因素，基坑支護(hù)的型式采用以下兩種方式。一是鋼板樁支護(hù)：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，基坑開挖深度小于或等于6.0 m時，且周邊無建筑物及距道路較遠(yuǎn)的施工面，采用拉森IV 型鋼板樁+兩道鋼支撐支護(hù)，具體見圖1。二是鉆孔灌注樁支護(hù)：當(dāng)基坑深度大于6.0 m時，或周邊存在建筑物、或距離道路較近時，采用直徑為0.6 m的鉆孔灌注樁+兩道鋼支撐支護(hù)。根據(jù)基坑開挖深度，相應(yīng)延長支護(hù)樁長度，保證樁體錨入基底深度不小于2.0 m，具體見圖2。

圖1 鋼板樁支護(hù)

圖2 灌注樁支護(hù)

（1）鋼板樁施工。

①檢驗(yàn)與矯正鋼板樁。對進(jìn)場的鋼板樁進(jìn)行外觀檢查和材質(zhì)檢驗(yàn)。鋼板樁外觀檢查包括：表面缺陷、長度、寬度、高度、厚度、端頭矩形比、平直度和鎖口形狀等內(nèi)容，對不符合形狀要求的鋼板樁進(jìn)行矯正，以減小打樁難度和樁位偏差。鋼板樁矯正包括表面缺陷修補(bǔ)，端部平面矯正，樁體撓曲與扭曲矯正，樁體局部變形矯正和鎖口變形矯正等。

②打設(shè)鋼板樁。采用自行振動式鋼板樁專用機(jī)械插打，對于土質(zhì)較硬區(qū)域，采取先引孔后打鋼板樁的辦法。打設(shè)樁前，測量定位放線，樁按線插入就位。打樁時，開始打設(shè)的第一、二塊鋼板樁的打入位置和方向要控制精度，每打入1 m 測量一次。打設(shè)的允許誤差為：樁頂標(biāo)高偏差±100 mm，鋼板樁軸線偏差±100 mm，鋼板樁垂直度偏差為1%；及時監(jiān)測上述偏差是否在允許范圍內(nèi)，超出時及時糾正。

（2）鉆孔灌注樁施工。

鉆機(jī)就位后，采用跳樁施工，在混凝土澆筑后3天內(nèi)，禁止在3倍樁徑范圍內(nèi)開鉆。在鉆孔過程中監(jiān)控中心位置偏差、鉆孔深度、轉(zhuǎn)桿垂直度及油壓變化（對應(yīng)于巖石強(qiáng)度）等，遇到地下障礙物或塌孔、地下水等狀況時，停止鉆孔并及時提升鉆桿，檢查處理后，方可繼續(xù)作業(yè)。鉆孔完成、清孔結(jié)束后，及時放入鋼筋籠、澆筑混凝土。清孔方式采用平底雙開門式清孔鉆頭進(jìn)行清孔。

4.2.3 鋼支撐安裝

按照圖紙要求，根據(jù)土方開挖深度，及時采用ф609×16/12鋼管鋼支撐完成2道架設(shè)。

鋼板樁：縱向分段開挖基坑，當(dāng)開挖深度至第一道鋼支撐的設(shè)計(jì)標(biāo)高下0.5 m 處時，安裝第一道鋼支撐；當(dāng)開挖基坑深度至第二道鋼支撐的設(shè)計(jì)標(biāo)高下0.5 m處時，安裝第二道鋼支撐，具體見圖3。

圖3 鋼板樁兩道支撐

第一道鋼支撐架設(shè)直接安放在第一道腰梁梁上，第二道鋼支撐架設(shè)安放在鋼圍檁上。

鋼圍檁采用20 mmQ235鋼板與普通雙拼工45b型鋼焊接，工字鋼采用加焊通長鋼板及綴板和肋板，使之聯(lián)接成為一個受力整體。鋼圍檁用固定在圍護(hù)樁上的角鋼支架做支撐；鋼圍檁、鋼支撐架設(shè)用人工配合起吊設(shè)備進(jìn)行安放；鋼支撐架設(shè)預(yù)加軸力采用液壓千斤頂；支撐采用基坑外拼裝，起吊設(shè)備起吊整根安裝。

灌注樁：待灌注樁及冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，縱向分段開挖基坑至冠梁底標(biāo)高下0.5 m處時，安裝第一道鋼支撐。縱向分段開挖基坑至第二道鋼支撐設(shè)計(jì)標(biāo)高下0.5 m處時，安裝第二道鋼支撐，具體見圖4。

圖4 灌注樁兩道支撐

第一道鋼支撐直接支撐在冠梁上，第二道鋼支撐在鋼圍檁位置。

4.2.4 土方開挖（1）基坑監(jiān)測。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求，土方開挖前對基坑支護(hù)體系變形、周邊建（構(gòu)）筑物、重要管線的變形觀測和基坑頂部沉降、位移、地下水位等項(xiàng)目合理布置監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時監(jiān)測了解基坑的穩(wěn)定狀況。

第一，地表沉降觀測監(jiān)測。在基坑外已硬化的地面埋設(shè)地表沉降點(diǎn)。用沖擊鉆或螺旋鉆機(jī)在地面鉆孔直徑為100～200 mm，深度到破穿硬化混凝土為止。然后打入長1 000～1 500 mm，直徑16 mm螺紋圓頭鋼筋，四周用標(biāo)準(zhǔn)砂填實(shí)。在遠(yuǎn)離施工影響范圍以外位置布置3 個以上穩(wěn)固高程基準(zhǔn)點(diǎn)，地表沉降以上述穩(wěn)固高程基準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)，組成水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測。

第二，鋼支撐軸力監(jiān)測。鋼支撐架設(shè)時把安裝架垂直焊接在支撐固定端上，焊接時保證安裝架的中心與支撐的中心在一條直線上，然后把軸力計(jì)平穩(wěn)安放在安裝架內(nèi)。采用軸力計(jì)來測試支撐的軸向壓力。

第三，水位監(jiān)測。基坑外水位孔布設(shè)時，利用鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)要求深度后，在孔內(nèi)埋入濾水塑料套管，管徑50 mm。采用水位計(jì)直接讀取水面到管口的深度，用管口的高程減去水面深度確定水位高程，從而對地下水位實(shí)施監(jiān)測。

（2）基坑土方開挖。

基坑開挖遵循“自上而下，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。鉆孔灌注樁、鋼板樁和鋼支撐構(gòu)成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在每層土方開挖完成、架設(shè)鋼支撐后，才能進(jìn)行下層土方的挖掘施工。土方開挖過程中，加強(qiáng)監(jiān)控量測的統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)時監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形位移及土體的不均勻沉降。

4.2.5 底板結(jié)構(gòu)施工

隧道結(jié)構(gòu)采用分段法施工，以合肥軌道交通2 號線110 kV 主變電所系統(tǒng)集成的35 kV 電纜隧道為例，隧道全長1.65 km，電纜隧道結(jié)構(gòu)位置，處在市政道路邊的綠化帶中，周圍構(gòu)筑物密集、地下管線較為復(fù)雜。根據(jù)現(xiàn)場施工條件劃分17個工作段，具體情況見表1。鋼板樁段和灌注樁連續(xù)施工，鋼板樁段支護(hù)施工完成后土方開挖結(jié)構(gòu)施工，待灌注樁段達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行灌注樁段結(jié)構(gòu)施工。

表1 現(xiàn)場施工區(qū)段劃分表

（1）鋼筋工程。綁扎接頭的搭接長度、接頭方式及接頭位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)程要求。

（2）模板及其支架的安裝必須嚴(yán)格安裝施工技術(shù)方案進(jìn)行，模板接縫處不應(yīng)漏漿。

（3）防水混凝土宜采用預(yù)拌商品混凝土，入泵塌落度控制在120～160 mm；混凝土應(yīng)該連續(xù)澆筑，宜少留施工縫。

4.2.6 鋼支撐拆除

鋼支撐拆除先釋放支撐應(yīng)力，松開活絡(luò)端逐根拆除。支撐釋放應(yīng)力采用將2 臺30 t 液壓千斤頂放入活絡(luò)端頭，并保證千斤頂頂力一致，2臺千斤頂制作專用托架固定成一整體，接通油管后即可開泵施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力施加到位后，及時將活絡(luò)端中的鋼楔塊取出，拆除連接后慢慢放下。

鋼板樁鋼支撐：按照設(shè)計(jì)圖紙要求，在底板和側(cè)墻砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，可拆除第二道支撐，在隧道主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，可拆除第一道支撐。鋼支撐拆除后拔出鋼板樁，鋼板樁拔出前，要仔細(xì)觀察周圍環(huán)境，采取相應(yīng)措施，減少對周圍環(huán)境的破壞。拔樁的順序一般與打設(shè)樁順序相反。樁體拔出后，樁孔用級配砂石及時回填。拔除鋼板樁采用振動錘和起重機(jī)共同拔除。灌注樁支撐：與鋼板樁鋼支撐拆除一致。

4.2.7 施工縫處理

墻體水平施工縫不應(yīng)留在剪力最大處或底板與側(cè)墻的交接處，留在高出底板表面不小于300 mm的墻體上；水平施工縫澆筑混凝土前，將其表面浮漿和雜物清除，然后鋪設(shè)凈漿或涂刷混凝土界面處理劑、水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料等材料，再鋪30～50 mm厚的1∶1水泥砂漿，并及時澆筑混凝土，具體見圖5。

圖5 側(cè)墻水平施工縫

4.2.8 側(cè)墻及頂板結(jié)構(gòu)施工

側(cè)墻及頂板防水混凝土通過調(diào)整配合比或摻加外加劑、摻合料等措施配制而成，其抗?jié)B等級不得小于P6，具體見圖6。結(jié)構(gòu)防水采用混凝土結(jié)構(gòu)自防水與防水卷材相結(jié)合的方式。頂板及墻板變形縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶，30 mm厚聚乙烯低發(fā)泡填縫，30×30雙組份聚硫密封膠嵌縫。

圖6 主體結(jié)構(gòu)混凝土施工

4.2.9 側(cè)方及頂板土方回填

回填土按照設(shè)計(jì)要求分層回填夯實(shí)。填土夯實(shí)過程中，填料應(yīng)分層填筑、分層夯實(shí)，每層壓實(shí)遍數(shù)為3～4次。

5 質(zhì)量控制

5.1 質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1.1 鋼板樁質(zhì)量控制要點(diǎn)

主控項(xiàng)目須檢查鋼板樁質(zhì)量、軸線位移等，一般項(xiàng)目須檢查樁垂直度、樁身彎曲度、齒槽平直度及光滑度等，具體檢查內(nèi)定和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求見表2。

表2 鋼板樁質(zhì)量控制要點(diǎn)表

5.1.2 灌注樁質(zhì)量控制要點(diǎn)

主控項(xiàng)目須檢查混凝土強(qiáng)度、混凝土灌注程序等，一般項(xiàng)目須檢查樁徑偏差、混凝土坍落度等，具體檢查內(nèi)定和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求見表3。

5.1.3 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制要點(diǎn)

須檢查軸線位移墻、柱、梁，垂直度全高（H）、截面尺寸偏差等，具體檢查內(nèi)定和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求見表4。

表4 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制要點(diǎn)表

5.2 質(zhì)量保證措施

（1）混凝土灌注樁施工質(zhì)量應(yīng)滿足《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》，樁基施工完成后應(yīng)由具備資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)單位采用低應(yīng)變法、慢速維持荷載法對樁身完整性、承載力進(jìn)行抽樣檢測。同類型樁抽檢數(shù)量低應(yīng)變法為30%且不少于20根。

（2）對于支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼板樁變形、圍檁彎曲及扭轉(zhuǎn)、內(nèi)撐彎曲等情況，處理措施具體如下。

①鋼板樁變形?？赡苡捎诨觽?cè)荷載集中或超限、內(nèi)支撐未頂緊鋼板樁等原因引起，應(yīng)采取的措施包括運(yùn)出基坑邊堆放的材料、設(shè)備，挖除基坑外的頂部0.5～1 m的土方減小荷載，在圍檁與板樁的間隙打入木楔或鋼楔。

②圍檁變形。可能由于基坑側(cè)荷載集中或超限、內(nèi)撐未頂緊圍檁、坑壁土壓力增大、牛腿脫落等原因引起。對于坑壁荷載引起的變形，采用卸載的辦法處理，對于內(nèi)撐失穩(wěn)原因引起的變形，則應(yīng)增加內(nèi)撐或撤換內(nèi)撐，撤換內(nèi)撐應(yīng)先換后撤。

③內(nèi)撐彎曲?？赡苡捎诳颖谕翂毫υ龃蟆?nèi)撐安裝不穩(wěn)固、焊接質(zhì)量問題等引起。此時應(yīng)先對坑壁卸載，再撤換內(nèi)撐[5-10]。

6 結(jié)語

合肥軌道交通2 號線110 kV 主變電所系統(tǒng)集成35 kV 電纜隧道工程是目前安徽省內(nèi)最長的城市軌道交通輸變電電纜隧道，隧道全長1.65 km。項(xiàng)目自2016年8月8日動工，2017年5月31日送電成功。隧道采用鋼板樁和灌注樁相結(jié)合的支護(hù)方式，分段進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，確保了結(jié)構(gòu)安全、順利地完成。為軌道2號線的運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。施工質(zhì)量受到了業(yè)主單位的好評，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。