地铁车站出入口软土深基坑上跨既有电力线管道施工技术

文先锋 张 毅 曹章平

（中铁四局集团有限公司上海分公司，200083，上海∥第一作者，高级工程师）

地铁车站出入口软土深基坑上跨既有电力线管道施工技术

文先锋 张 毅 曹章平

（中铁四局集团有限公司上海分公司，200083，上海∥第一作者，高级工程师）

某市地铁预留出入口施工上跨一埋深11.75 m、直径3 500 mm的既有电力线管道。要求在不拆移既有电力线管道的情况下，既要确保该预留出入口的正常施工，还要避免施工过程对电力线管道可能造成的上浮变形影响。从该工程的特点出发，综合工程类比、专家咨询和理论仿真三种分析，得到了优化的施工方案，其中增加了大基坑改为小基坑、坑内土体改良和电力线管道变形自动化监测等措施。该施工方案具有将施工工艺的优化和施工期间全过程监控有机结合、工程效果良好等特点。

地铁；车站出入口；施工技术；软土深基坑；上跨电力线管道

First-author'saddressShanghai Branch，China TIESIJU Civil Engineering Group Co.，Ltd.，200083，Shanghai，China

1 工程概况

为便于旅客进出地铁站、缓解客流大幅增长的压力，某主体结构已投入运营的地铁车站需要完成其预留出入口的施工任务。

该地铁站预留出入口为地下一层钢筋混凝土箱形结构（如图1所示），其基坑长63.18 m，最大宽度为9.7 m（基坑一般宽度为7.7 m），基坑面积约513.21 m2。出入口下方有一φ3 500 mm既有电力线管道，沿城市干道呈东西走向，采用钢筋混凝土顶管施工，管节长2.5 m、壁厚250 mm，在地铁站预留出入口基坑开挖范围内有顶管接头5个。既有电力线管道底埋深11.75 m，管道距预留出入口结构底板最近处约0.9 m，施工难度及保护要求很高。

该地段预留出入口设计的环境保护等级为二级、抗震等级为三级；出入口通道的防水等级为一级，不允许有渗水，结构表面无湿渍；采用防水混凝土，其抗渗等级≥S8。

施工范围内地形较平坦，地面标高一般在4 m左右。拟建场地地貌形态单一，属滨海平原。地质勘查表明，地下75.20 m深度范围内，均为第四纪松散沉积物，属第四系河口、滨海、浅海、湖泽相沉积层，主要由饱和黏性土、粉性土组成，一般具有成层分布特点，如表1所示。

所在区域地下水主要有浅部土层中的潜水和深部粉性土层中的承压水。拟建场地地下水对混凝土无腐蚀性。

2 施工方案的比选

从图1可以看出，预留出入口结构平面为折线形布置，立面上由于下穿的电力线管道影响，也呈折线形布置。同时，电力线管道距预留出入口结构底板较近。但受多种因素限制，电力线管道无法改移，

因此，基坑施工时必须控制下穿的电力线管道上浮量，以确保电力线管道安全。

针对上述要求，结合工程经验和理论仿真分析，对原设计方案进行了综合优化。施工方案优化时要求确保出入口结构稳定、减少出入口施工对周边交通的影响；应严格控制既有的电力线管道的上浮量，以确保电力线管道的正常工作。

施工方案优化的主要内容包括：

1）调整结构设计方案。根据电力线管道与地铁预留出入口的准确位置与埋深关系，适当抬高出入口结构底板的埋深，以加大结构底板与电力线管道的高度差；调整结构底板起坡点位置，尽量让起坡

点远离电力线管道，以保持电力线管道范围土体开挖卸载后受力平衡（见图2）。

图1 某地铁站预留出入口与既有电力线管道关系图

表1 某地铁车站预留出入口所在地段土层特征

图2 地铁预留出入口结构调整前后对比图

2）施工方案的比选。有三套施工比较方案：①全断面整体开挖；②以电力线管道中心线为界，将大基坑分为2个小基坑分别施工；③在电力线管道两侧各增设一封堵墙，将基坑一分为三，分段施工（如图3-a所示）。

图3 出入口综合优化施工方案

为检验施工方案的可靠性，利用Plaxis-3D三维有限元软件对上述3个施工方案做了仿真对比分

析。限于篇幅，这里仅给出了2个方案的仿真分析结果，如表2所示。

表2 不同施工方案的变形仿真分析mm

基于工程实践经验和仿真分析结果，确定采用图3所示的综合优化施工方案。结合施工过程的监控，该优化后的施工方案可以有效控制电力线管道的变形，确保施工安全。

3 工程实施方案特点分析

根据工程实际需求，除采用大基坑改为3个小基坑的施工设计方案外，在施工过程中还采取了重点区域土体改良、对电力线管道采用自动化监测等措施。

3.1 施工方案的关键技术分析

综合优化施工方案的关键技术主要包括：

1）大基坑改为3个小基坑，减少了电力线管道发生变形的时间。根据“时空效应”理论以及以往深基坑施工经验，深基坑变形与深基坑施工的时间密切相关，深基坑施工时间越长，变形量越大。因此，对出入口施工重点保护的既有电力线管道而言，基坑卸载后重新施载达到压力平衡的时间越短，对电力线管道的上浮变形控制越有利。采用3个小基坑施工方案后，每个独立基坑的工程量减少了，基坑开挖、支撑及结构正常施工时间也会相应减少，从而减少了基坑可变形时间，也将电力线管道区域卸载至重新加载的时间缩短，减少了电力线管道的可变形时间。

2）基坑内土体加固改良及坑外地层水泥土改良施工。鉴于工程所处土体特征，为保证施工安全和施工质量，需对基坑内外土体进行改良处理，主要采用坑内土体加固改良及坑外地层水泥土改良的施工方法。通过对普通旋喷桩及全方位高压喷射（Metro Jet System，简称MJS）工法桩的成桩原理及施工工艺的对比分析，在电力线管道保护区域的土体加固改良全部采用MJS工法桩施工。MJS工法通过地内压力监测和强制排浆的手段，可对地内压力进行调控，能大幅度减少施工对周边环境的扰动，可确保施工效果。对基坑B段范围内土体采用MJS工法桩加固、改良后，在基坑开挖过程中及开挖结束后发现，经MJS工法桩加固后的土体强度较高且很稳定，有效地减小了基坑开挖对电力线管道范围土体的扰动，保证了电力线管道的安全。

3）自动化监测技术的应用。根据电力线管道的埋深，采用常规监测很难在电力线管道上布设直接监测点，以监测电力线管道的变化情况。出于对电力线管道运行安全保护的考虑，决定对电力线管道引入自动化监测方法。通过网络化控制，可对电力线管道变化情况进行实时监测，根据监测数据及时调整基坑的施工工艺，以确保施工过程中电力线管道的安全。

图4为B段基坑施工期内电力线管道的变形监测曲线。其中，2012-08-30至2012-09-02为B段基坑开挖阶段，相应的电力线管道上浮值也由2.438 mm增大到4.174 mm，其后，随着B段基坑结构施工陆续完成及土体的回填，电力线管道上浮变形逐渐回落，并趋于平稳。由理论分析亦可知，在基坑开挖阶段，由于电力线管道上部土体卸载，土体对电力线管道的压力减小，使电力线管道缓慢上浮；混凝土垫层施工完后及在结构施工期间，由于重新对电力线管道加载，电力线管道缓慢下沉并趋于稳定。上述监测数据的变化曲线与理论分析基本吻合。

3.2 工程效果分析

通过基坑分段施工、土体改良、采用MJS工法桩及自动化监测等多种方法的组合应用，在深基坑围护结构施工期间和深基坑B段施工时，均成功地控制了电力线管道的上浮变形量。并且，随基坑的结构施工进度，上浮变形量逐渐减小至趋于平稳。通过以上措施的组合应用，确保了电力线管道的

安全。

图4 B段基坑施工期内电力线管道的变形监测数据

自动化监测结果表明，在工程实施过程中，电力线管道的累计上浮变形最大值为4.39 mm，而电力公司规定的警戒值为20 mm，故电力线管道的实际变形值远远小于警戒值。

4 结语

在充分吸收工程实践经验、专家意见的基础上，结合工程特点及理论仿真分析成果，确定了某地铁预留的出入口深基坑施工方案，包括深基坑分段施工、土体改良等；同时，从工程安全、工程质量控制角度，提出了相应的措施，包括改进MJS施工工艺、采用自动化监测系统等，从而成功地、经济地完成了该项工程，成效显著。

本工程采用的施工方法，造价低、安全性高。在施工过程中可以直接监测基坑变化，成功实现了对地下深埋管线的保护，为同类工程的开展提供了有益的经验。

［1］ 中铁四局集团有限公司.饱和淤泥质软土深基坑开挖控制既有电力隧道上浮施工关键技术［R］.合肥：中铁四局集团有限公司，2013.

［2］ 黄书秩，程丽萍.深基坑工程［M］.北京：机械工业出版社，2002.

［3］ 苏斌.明挖顺作法深基坑加固设计与施工控制技术［J］.铁道建筑，2006（3）：35.

［4］ 赵润国，秦林红.地铁高压摆喷桩施工［J］.西部探矿工程，2006（增刊1）：131.

［5］ 朱燕飞.高压摆喷桩构筑基坑止水帷幕［J］.建筑施工，2009（8）：643.

［6］ 宁超.基于空间效应的地铁车站深基坑开挖与支护的力学机理分析［D］.北京：北京交通大学，2012.

［7］ Ding Lieyun，Zhang Lima，Wu Xiangguo，et al.Study on safety control for Wuhan metro construction in complex environments［J］.International Journal of Project Management，2011（29）：797.

图9 去除无意义换乘示意图

参考文献

［1］ 陈密芳.城市公交换乘最佳路径选择的模型和算法［J］.石家庄职业技术学院学报，2009（6）：22.

［2］ 郑朝晖.公交网络中最优路径算法的探索［J］.太原师范学院学报：自然科学版，2008（2）：37.

［3］ 史峰，邓连波.旅客服务网络优化设计［J］.铁道科学与工程学报，2004（1）：78.

（收稿日期：2013-01-25）

Subway Station Exit Construction Technology on Soft Clay Deep Foundation Crossing over Power Tunnel

Wen Xianfeng，Zhang Yi，Cao Zhangping

A reserved exit construction at a certain subway station will cross over a power tunnel with 11.75 m in depth and 3 500 mm in diameter，which can not be moved and the floating of the tunnel must be controlled to a limited data in order to keep good condition.So，based on the characteristics of the engineering project，combined with engineering analog analysis，experts'consultation and theretical simulation，an optimized construction solution is designed.In which，one big foundation pit is changed into three smaller foundation pits，at the same time，measurements like soil improvement at special area and automatic vertical displacement inspection of the power tunnel are taken.The construction solution combines optimization of construction techniques and the whole life supervision of the exit construction，will have a rather good performance.

subway；exit of station；construction technology；deep foundation pit on soft clay；crossingover power tunnel

TU 94+1

2013-12-31）