黃 凱

(深圳市工勘巖土集團有限公司， 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，容易出現(xiàn)地下管線密集分布的情況，需要進行大量的管線改遷工作，遇到由于各種特殊原因無法進行改遷改造的特殊管線，會對地下連續(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，對管線下方位置進行局部加固處理，但存在墻體局部支護薄弱的情況，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，且改裝費用高，經(jīng)濟效益欠佳。

圖1 改裝加寬成槽機抓斗

針對上述問題，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，應用于深圳城軌13號線白芒站、12號線永和站等項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分管線兩段沖擊鉆進，針對鋼筋籠改造，采取“魚頭籠”“魚尾籠”入槽嵌入式對接完成“一幅二籠”施工，達到安全可靠、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

白芒站圍護結構采用“地下連續(xù)墻+3道內(nèi)支撐”方案，基坑長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，標準幅寬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P8；36～80軸地連墻為C35水下混凝土，抗?jié)B等級P68。

1.2 現(xiàn)場施工情況

項目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、監(jiān)理、施工單位共同商討對比各應對方案，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”，對1-C08幅地連墻進行槽幅重新調(diào)整，形成“一幅三序”式抓土。槽底巖層采用沖孔樁機分管線兩段沖擊鉆進，并對該幅鋼筋籠進行分段制作，以“魚頭”“魚尾”入槽嵌入對接完成“一幅二籠”施工，整體施工達到了便捷高效、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。

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?shù)剡B墻成槽入巖時，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號線13101標段白芒站項目地下連續(xù)墻支護工程及現(xiàn)場管線分布情況為例。白芒站項目地連墻標準幅寬6 m，墻厚1 000 mm，設計入中風化巖層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行抓土成槽，由此通過尺寸分析得到該技術適用于管線下方區(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，重新對基坑支護的地下連續(xù)墻槽段幅寬進行調(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為線纜套管保護加固后沿地連墻幅寬方向向兩邊外擴20 cm的安全保護范圍(即上述圖3中標示的管線區(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、C3三個部分形成新的槽幅；開挖順序為先兩側(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 原設計地連墻分幅示意圖

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措施加固保護地下線纜后，首先采用挖掘機對C1及C3段開挖出深度3 m的導向槽[3]，以免后續(xù)下放液壓抓斗可能因晃動造成管線損壞，然后采用地連墻成槽機進行C1、C3段的常規(guī)抓土成槽施工。

3)針對管線下方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，先橫向移動使斗體完全離開管線下方區(qū)域再提起，防止斗體出槽時碰撞損壞管線，如此反復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沖擊破巖。

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

3)管線下方?jīng)_擊成槽時，提升沖錘應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，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硬巖分序引孔，充分發(fā)揮出旋挖鉆機高精度和高成孔效率的特點，鉆孔完畢后，將剩余“巖墻”破碎，破碎施工時，以每兩鉆孔位中點作為中心下放沖錘，以防發(fā)生偏錘情況。但由于旋挖鉆機對地下管線的影響較難把控，針對C2段管線區(qū)域仍需以沖孔鉆機沖擊入巖的方法進行施工，保證管線得到完好保護不被破壞。

圖7 沖孔樁機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]，以此實現(xiàn)分幅鋼筋籠的嵌入式連接，如圖8所示。

為了更進一步保證地連墻鋼筋籠“魚頭”“魚尾”式嵌入式對接處的止水效果，可在接頭位置處增設注漿管[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

以深圳市城市軌道交通13號線13101標段白芒站項目為例說明。

2.4.1 管線探明及加固保護

1) 采用人工方式對管線周邊進行局部開挖，開挖時緩慢作業(yè)，避免對線纜造成破壞，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厚膠皮保護管，并在四周焊接厚2 cm、長1.4 m的保護鋼板，形成截面尺寸0.5 m×0.5 m正方形保護外殼。操作順序為先焊接好側(cè)面及底面成凹槽狀將管線置入其中，再進行頂面封閉的焊接，這樣能夠有效避免焊接火星或焊接溫度過高導致的管線破壞[8]。線纜加固保護及施工如圖11所示。

圖11 線纜加固保護及施工

3)為了更進一步保證成槽施工時對管線的有效保護，可以在管線外包保護套管的基礎上增設第二重如限位保護等其他措施。

2.4.2 導墻施工

1)完成線纜套管加固后進行導墻挖設施工。白芒站項目導墻采用倒“L”形，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，混凝土標號C20；導墻頂面和立面厚200 mm，配筋為φ12@200單層鋼筋網(wǎng)片。

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

3)澆筑導墻混凝土，管線保護鋼板與導墻形成一個穩(wěn)固的整體，進一步加強線纜保護。

圖12 保護鋼板兩端伸入導墻中

2.4.3 地下連續(xù)墻C1、C3段土層抓槽

1)導墻施工完成后對該幅穿管地連墻進行三段劃分，先對保護管線兩側(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)由于成槽機抓斗入槽時常有晃動，先采用小型挖掘機在C1、C3段中開挖出3 m深導向槽(白芒站項目導墻深1.7 m，實際向下挖土深度為1.3 m)，以確保抓斗按照計劃位置準確入槽。

3)導向槽施工完成，抓斗入槽加速進行導向槽下方C1、C3段土體開挖[9]。

4)采用地連墻成槽機抓土開挖過程中，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，撞碰的同時不斷開閉抓斗，使C2段土體松散后抓取裝入斗內(nèi)準備提起[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)如此反復挖掘至C2段管線正下方空間深度大于9 m后(此時可使整個抓斗斗體進入管線下方)，沿地連墻幅寬方向橫向移動使斗體完全置入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段會使管線下方一部分土體掉落在相鄰段，因此還需再次對C1、C3段進行清底復抓，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，施工順序從遠離管線端向靠近管線端移動沖擊，在C1、C3段的沖擊鉆進分別完成C2段50%的入巖施工。

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

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

沖孔樁機破碎孔底巖層如圖15、圖16所示。

圖16 沖孔樁機施工破碎槽底巖層

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)設置工字鋼接頭，另一側(cè)設置“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)設置工字鋼接頭，另一側(cè)設置“魚頭狀接頭”，即凸三角形封口筋；兩個鋼筋籠的接頭通過封口筋的凹凸設置形成咬合，如圖17、圖18所示。

圖17 鋼筋籠現(xiàn)場制作

圖18 兩幅鋼筋籠接頭通過封口筋凹凸設置形成咬合

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對管線產(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孔底的位置處，再緩慢擺動吊車大臂，向管線方向水平移動籠體，一邊平移一邊下放，直至鋼筋籠下放到設計孔底位置[11]。

5) 完成西側(cè)籠下放后，按照上述要點進行東側(cè)“魚頭籠”下放，使兩個籠體完成嵌入式咬合對接[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管完成，導管在第一次使用前先在地面進行水密封試驗并完成拼接。

2)開始澆灌時，先在導管內(nèi)放置隔水球以便混凝土澆灌時將管內(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，灌注過程中隨時觀察、測量混凝土面標高和導管的埋深。

4)對采用2根導管灌注的地下連續(xù)墻，應2根導管輪流進行混凝土澆灌，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

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，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用增加問題[13]。

3.1.2 無須改裝機械

傳統(tǒng)的施工方法往往需要對地下連續(xù)墻成槽機設備進行改裝來達到在不改遷管線前提下成槽的目的，該方法受機械生產(chǎn)廠家配合程度、設備改裝時間及費用的制約，實際操作上易受限。該技術的出發(fā)點是基于現(xiàn)有施工機械設備，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 無須其他設備輔助

關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。該技術不需要任何設備輔助，完全依靠原有設備進行施工，方便快捷。

3.1.4 節(jié)省成本及工期

地下線纜穿越圍護結構是在城市基坑建設中常見的施工難題，通常情況下，管線改遷成本高、工期長、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)濟和時間投入。該技術在不增加成本的前提下，仍然保持了原有的施工進度，確保了工期。

3.2 常規(guī)方法對比分析

管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術在成本和工期控制等方面都具有獨特的優(yōu)越性。除該技術外，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行止水，并采用增加內(nèi)支撐等方式加強圍護結構；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，鉆進深度與地連墻進深一致，由于該處地連墻不連續(xù)，極易對地連墻的穩(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)支撐的方式對圍護結構進行補強。

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雜、施工耗時長等問題，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，完成管線改遷后采用雙輪銑成槽施工費用較高。

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

3.3 科學性分析

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備為成槽機和沖孔樁機，均由鋼絲繩提拉進行作業(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，在不觸碰管線的情況下將鋼筋籠下放至管線的正下方。整個過程科學可行，經(jīng)過多個項目實踐證明，該技術處理同類施工問題具有明顯的科學技術優(yōu)勢。

4 結語

管線下地下連續(xù)墻一幅三序二籠成槽施工技術在面對無法進行改遷改造的特殊管線但仍需施工的情況時，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、實用的工藝技術，減少了事故處理時間，加快了施工進度，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。