横跨地下通道基坑的管线原位保护技术

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

背景工程位于上海市黄浦区新天地127街坊，整个基地呈长方形，基地面积13 204 m2，由济南路、湖滨路、顺昌路、崇德路合围而成，东侧隔济南路为126街坊项目。连接126/127地块之间的地下室连接通道位于济南路下方，连通道为地下2层结构，连接通道宽约18.8 m，长约31.0 m，基坑面积约580 m2，开挖深度约为16 m。基坑采用“两墙合一”地下连续墙结合竖向3道钢筋混凝土水平支撑的围护形式，地下连续墙厚1 m，深32.7 m[1-4]。

根据勘察，沿济南路方向有一信息电缆箱涵横穿整个连通道基坑，电缆箱涵宽1.2 m，高0.8 m，埋深1.8 m，内有光缆、铜缆共30孔。在信息管线上方另有1根φ300 mm的自来水管和2根高压电缆。施工期间此电缆管线不能进行搬迁，因此在地下通道施工时应采取相应的保护措施。在信息管线区域进行桩基、地下连续墙及土方开挖施工时需采取有针对性的防护措施（图1）。

图1 管线位置示意

2 管线保护总体思路

1）地下连续墙导墙施工前，将信息管线开挖暴露，采取措施将管线卸载。

2）信息管线开挖暴露及此处地下连续墙施工期间，管线责任单位进行现场指导，出现紧急情况时现场立即处理。

3）监测单位在管线处布置沉降监测点，每天监测1次。

4）在桩基围护及地下室结构施工阶段分别对管线进行托换，确保管线不移位、变形。

3 信息管线暴露措施

1）由管线责任单位对施工区域内的管线进行定位，随后对定位区域内的管线进行开挖暴露。管线暴露后，先行对施工区域进行准确定位，确定地下连续墙的导墙位置。开挖范围顺管线方向为管线外边线外放1.5 m，垂直于管线方向为地下连续墙导墙外边线外放1.5 m。

2）采用挖机等设备在信息管线两侧打设20#槽钢，深6 m，间距1.5 m，每个点位打设2根。槽钢顶部平铺焊接30 mm×200 mm×1 300 mm钢板拉通，钢板上部焊接加工成型的无缝钢管龙门架，龙门架由φ160 mm×5 mm×3 000 mm无缝钢管和30 mm×200 mm×2 200 mm钢板组成，龙门架共计13组。为确保龙门架安全、牢固，在安装结束后，龙门架顶部采用2根φ25 mm钢筋连成整体，以加强龙门架的稳固性，确保管线安全。每榀龙门架上安装2个50 kN手拉葫芦用于牵拉管线，采用20#工字钢作为托架，托住信息管线，扁担按照1.5 m间距进行布置（图2）。

图2 龙门架示意

3）导墙及管线下方及两侧土方采用人工掏空，挖土深度至管线底以下20 cm左右。先放入工字钢托架，由于管线底部托换采用厚30 mm钢板，钢板长度1.5 m，宽度1.3 m，单块钢板质量约460 kg，人工无法安置，需平放至沟槽内后，在管线另一侧使用挖土机和钢丝绳平行牵拉就位。钢板就位后，清理泥土并焊接信息管线两侧的竖向钢板。信息管线底部及两侧的钢板分段、交错焊接，以满足钢板接缝错位需要。

4）电缆箱涵为钢板全封闭焊接，上覆盖钢板和两侧钢板间距2 m左右设置3 cm透气孔，间距1.5 m设置1个龙门架悬挂系统。

5）开挖时，暴露一段用手拉葫芦吊住。两侧手拉葫芦同时起吊管线下的工字钢托架，使托架与包裹信息管线的钢板紧密连接即可。

6）在桩基、围护施工时安排专人负责龙门架的保护工作，大型设备和起吊设备由专人指挥移位、吊放，邻近钻孔桩施工和地下连续墙施工时，应确保钻杆、导管、成槽机、钢筋笼吊放不碰撞龙门架，以最大可能保护龙门架和信息管线的安全。

4 围护结构施工技术及措施

4.1 导墙制作

1）为便于地下管线的保护以及钢筋笼下放后的位置调整，信息管线处导墙宽度适当加大，深度根据管线埋深进行调整。

2）导墙深度增加至1.8 m；管线下方导墙深度加深至2 m，厚度增加至50 cm，长度为信息管线保护区域地下连续墙分幅长度（7.8 m），导墙翻盖混凝土延长至2 m。

3）导墙钢筋采用双层双向网片，采用φ12 mm钢筋，长度、深度、宽度同信息管线地下连续墙分幅。导墙混凝土强度等级提高至C40。

4.2 地下连续墙成槽施工

1）管线两侧的成槽按照常规进行，信息管线下方的土方利用抓斗横向移动至管线下方进行成槽；由于管线下方仅保存约1.20 m的土方存在，一次性挖掘会影响槽壁质量和成槽质量。为了确保施工安全和质量安全，信息管线下方土方挖掘进度不宜过快，应采取慢挖慢进尺的方法，因此在进行信息管线下方土方挖掘前，对挖掘斗进行了必要的改装，沿挖斗方向焊接截面厚度不小于3 cm、同抓斗宽度、长度控制在60 cm的钢板组合体，钢板组合体与抓斗成45°角。

2）考虑到成槽机的闭合特性，信息管线下方的土方宜采用抓斗切削的模式，只削不抓，每次的切削厚度不宜大于20 cm。一为保证槽壁的平面度，二是避免采用成槽机施工时碰撞信息管线。待抓土时间段成熟后，更换抓斗置换土方。

3）由于此段钢筋笼须分2幅进行吊放，钢筋笼吊放至槽段后需进行横向移动，故成槽时深度必须加深0.5～1 m（图3）。

图3 地下连续墙成槽示意

4.3 钢筋笼吊放

1）由于信息管线的存在，应根据槽段的特殊要求制作加工钢筋笼，钢筋笼不能作为一个整体制作，需制作2幅钢筋笼。

2）钢筋笼在吊放至槽段后，需进行横向位移，必须2幅钢筋笼同时进行，使得钢筋笼连接紧密。

3）由于钢筋笼下放至槽段后，上部通过横向移动可连接紧密，下部则很难通过移动来实现连接，因此在地下连续墙钢筋笼内部装置定位油缸（图4），每半幅钢筋笼2只，油缸位置宜安装在钢筋笼底部并错开灌注导管，油管宜绑扎连接在主筋上，油管为φ10 mm双层高压油管。导管位置距离钢筋笼边部1.2～1.5 m，油缸自由行程不宜大于50 cm。油管长度在钢筋笼距离底标高20 cm左右，利用吊车悬空钢筋笼，利用油缸和锁口管之间的顶力使之合拢，以达到确保钢筋连接紧密、基坑安全的目的。

图4 定位油缸

4）钢筋笼下放完成后，进行锁口管的吊放。在锁口管吊放完毕后，锁口管外侧的空余部位回填瓜子片等，然后同时启动钢筋笼内预留的油缸，使2片钢筋笼紧贴。

5）锁口管吊放完毕并对钢筋笼进行外界施压搭接后，调整预埋油缸的活塞，同时调整槽段两侧锁口管的位置，并在锁口管与未挖槽段间进行黄砂或粗骨料回填密实，以防止浇筑混凝土时发生绕流（图5）。

图5 槽段钢筋笼吊放示意

6）由于此幅地下连续墙施工作业时间较长，为防止土体长时间暴露而引起的塌方，必须适当提高泥浆的黏度与相对密度。

5 后期托换

根据施工工况，在基坑开挖及地下室回筑阶段信息管线有2次托换。

1）第1次托换。第1道支撑施工完毕后，将信息管线托换至第1道支撑上，拆除龙门架。为支承管线的荷载，围护阶段在信息管线下方增加了4根立柱桩。待第1道支撑养护完毕后，焊接18#工字钢，形成8组门字形钢框。门字形钢框位于信息管线下方3～4 cm，然后利用龙门架的手拉葫芦，将信息管线整体抬高1～2 cm，在空隙中填入短木方。卸荷后，信息管线完全由工字钢框受力，拆除龙门架，进行下层土方开挖及结构施工。

2）第2次托换。地下室顶板位于信息管线下方，第1道支撑上方，地下室回筑阶段必须对信息管线进行第2次托换。第1道支撑保留至地下室顶板完成后再行拆除。在信息管线区域3 m范围，地下室顶板南北方向分为3块，每块长约6 m，施工缝处设置中置式止水带。首先施工中间一块顶板，在拆除相应区域工字钢架后，支模施工此区域顶板，并在梁位置区域设置型钢埋件，待养护完成后，重新焊接工字钢架，托换信息管线。然后将南北2块的工字钢架拆除，顶板施工完成后置换在顶板上，完成全部托换。

6 实施效果

本工程采用托换的方法很好地解决了在管线无法搬迁的情况下地下连通道施工的难题，完全达到了管线原位保护的目的。基坑开挖后，地下连续墙接缝处没有明显的渗漏水现象，同时根据监测数据，在地下连续墙和基坑施工过程中，管线没有发生不均匀沉降，满足设计和施工规范要求，确保了管线的正常运营[5-8]。