复杂中心城区改造工程中的管线保护

2022-09-06徐永明

建筑施工 2022年6期

徐永明

1. 上海建工二建集团有限公司上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心上海 200090

在市政工程尤其是老城区改造项目施工时，常会面临重要管线保护的难题。此类管线往往保护要求高，影响范围大。若管线穿越待建基坑，在保护管线的前提下，要使基坑形成封闭结构，围护选型也是一个难题。MJS工法能有效控制地表压力，对周边建（构）筑物的影响较小，可控性强，同时废浆有序排放，排放位置选择性多，对周边环境污染小，易于场地管理和文明施工。其单桩截面大、成桩质量好、强度高，适用于复杂、高难环境。因此，MJS工法桩十分适用于此类管线穿越处的基坑围护，配合型钢悬挑的方法能有效地进行重要管线的保护，确保工程进度[1-5]。

1 工程概况

1.1 工程简介

背景工程位于浙江省嘉兴市，西起中山西桥、东至中山东桥、横穿嘉兴市区，全程共约1.5 km，沿线相交道路共形成11个交叉口。包含3处地下人行过街设施，分别位于旭辉广场、禾兴路交叉口和瓶山公园。3个基坑总面积6 500 m2，普遍挖深8～9 m。围护采用钻孔灌注桩加高压旋喷止水的形式，横向采用1道钢筋混凝土支撑。

1.2 管线概况

本工程基坑范围内均存在重要110 kV高压线及信息管线，管线均为1 000 mm×800 mm素混凝土方包管，其中信息管线内含国防光缆，保护等级高。管线普遍埋深为地面以下800～1 000 mm。

1.3 水文地质情况

场地基坑开挖范围内，多为①2层杂填土、③淤泥质土、④1黏土及④2粉质黏土层。其中，底板标高位于④1黏土层。潜水属孔隙潜水型，勘探期间在勘探孔中测得孔内稳定潜水位埋深一般为1.2～2.5 m。场地承压水主要赋存于区域第一含水层组（⑦2砂质粉土、⑨2砂质粉土）中，由河口冲海积粉土和粉砂组成，土质尚均匀，富水性较好。根据嘉兴市地质环境监测站长期监测孔的实时监测资料，区域第一承压含水层组（⑦2砂质粉土、⑨2砂质粉土）的稳定水头为绝对高程－6.5 m，承压含水层水位总体较稳定。

1.4 工程难特点

1）工程地处老城区，社会影响大，道路施工期间交通组织难度高。施工前，需观测各路段车流量情况，采用半幅道路翻浇的形式，保证整条道路施工期间的通车条件。

2）老城区管线交错复杂，且过街通道基坑处管线保护要求高，施工难度大。除型钢悬吊的保护方法外，管线处的围护选型尤其关键。

2 设计方案优化

2.1 原设计方案

原设计围护方案挡土结构为φ800 mm@ 1 000 mm钻孔灌注桩，桩长25 m。止水帷幕采用2排φ800 mm@600 mm高压旋喷桩，桩长15 m。横向采用1道混凝土支撑，围檩截面为1 200 mm×1 000 mm，支撑截面为800 mm×800 mm。根据原设计方案，在管线处无法定向钻孔施工钻孔灌注桩以及高压旋喷桩，导致管线两侧的围护结构断开无法封闭，给整个基坑带来较大的安全隐患。同时，高压旋喷桩施工无法较好地控制喷浆压力，极有可能带来地面隆起的现象，从而对管线带来较大的安全风险。因此管线处基坑围护结构的封闭以及压力控制是本工程项目的最大难题。

2.2 方案优化

通过对原方案的分析以及对同类工程的研究，发现MJS工法桩十分适用于此类管线穿越处的基坑围护。MJS工法桩依靠其独有的压力系统能完成大直径成桩，从管线两侧各形成1根直径2.4 m的MJS工法桩便可解决基坑围护结构无法封闭的难题，保障基坑施工过程中的安全，如图1所示。

图1 MJS施工剖面示意

此外，对于基坑内的管线段采用型钢悬吊的方法。同时对于信息管线混凝土包封管显示出脆性的特点，微小的扰动极有可能造成管线剪切破坏，优化方案为破除管线包封混凝土，用模板重新包裹加固，改脆性为柔性，增大管线对于有可能造成的扰动的抵抗力。而110 kV高压管线出于破除阶段的安全性考虑，不进行破除改造。

3 管线保护施工技术

3.1 MJS工法桩施工技术

现状管线穿越待建基坑通道，导致此处围护结构无法施工，基坑无法封闭。在保证基坑围护封闭的同时尽量减少对管线的扰动，MJS工法桩非常适用于此类情况，满足以上要求。

以子城通道为例，通道北侧位置存在36孔信息管线横穿通道位置，管线结构形式为1 000 mm×800 mm素混凝土方包管，管线普遍埋深为地面以下800～1 000 mm。管线与通道结构交接位置围护结构采用MJS工法桩，通过在管线侧边施工2根MJS工法桩，桩径2.4 m，从而使得基坑围护结构封闭，如图2所示。

所谓激活课堂是指创设良好的课堂学习氛围，让学生自觉地投入到学习活动中去，积极主动地探索知识，使课堂充满生机和活力。在学习中，兴趣是学生主动参与学习的基础，有着定向和动力作用。但兴趣并非天生，需要教师对学生的学习情绪进行创造性地激发，如果能将知识创设在多个学习情境中，学生便会在不知不觉中，一次次入境，又一次次心动。

图2 子城通道MJS工法桩平面布置示意

施工前先行暴露管线的平面具体位置，采用全站仪布置控制点，按技术参数进行成孔施工，确保成孔质量在误差允许范围内，后进行MJS施工。

MJS施工时，管线连接确保密封，确保设备正常运行时，将钻孔下放至引孔设计深度，待钻头达到预定深度后进行校零，设定各项参数进行改良，然后进行定位喷射，施工过程中密切检测地内压力。

3.2 型钢悬吊保护施工技术

横穿通道的管线，通过在已施工完的支撑梁上焊接工字钢和槽钢将管线托住架空从而进行管线保护。其中，支撑梁上每隔2.5 m设置1道14#工字钢，管线底部钢板及钢板下10#槽钢骨架均采用5#槽钢焊接于上部14#工字钢上，如图3所示。

图3 管线架空三维示意

采用型钢悬吊保护能极大地方便后续通道施工，有效降低了施工对于管线的影响。

在正式施工前应完全暴露待保护管线，当上部混凝土支撑达到相应强度后方可焊接14#工字钢，间距2.5 m。人工开挖管线两侧，满足施工空间需求，管线底部插入2 000 mm×6 000 mm×10 mm钢板整铺，每隔2.5 m采用5#槽钢将钢板与上部14#工字钢焊接。待此道工序完成后，在钢板底部抽槽开挖，插入10#槽钢，并采用5#槽钢将后插入10#槽钢与上部14#工字钢焊接形成整体。

至此，型钢悬吊完成，后续管线底部土方开挖仍需采用人工开挖的形式。

3.3 管线方包混凝土破除施工技术

本工程范围内2根需保护管线（110 kV高压线、信息管线）均为1 000 mm×800 mm素混凝土方包管，且素混凝土方包管已施工完成多年，混凝土已高度粉化，整体显脆性。在实际施工过程中，一旦管线产生局部扰动，极有可能破坏内部管线。为保证施工过程中的管线安全，破除信息管线方包混凝土，采用模板另行对管线进行围护，并配合型钢悬吊进行保护。110 kV高压管线出于破除阶段的安全性考虑，不进行改造。

3.4 管线保护整体施工工序

1）施工准备，正式施工前应对工程范围内的管线进行详细勘探。对于需保护110 kV高压管线及信息管线明确其具体位置并人工暴露。

2）围护结构及支撑施工，管线处围护采用MJS工法桩在管线两侧75 cm外进行加固。

3）待围护结构达到强度后对110 kV高压管线进行型钢悬吊施工；信息管线破除方包混凝土后，采用模板另行围护后进行型钢悬吊保护。

4）管线保护完成后，布置监测点，实时监测管线位移情况，并每天记录与上报。

5）基坑整体施工，保护管线下方土方采用人工挖土的方式，避免机械施工对管线带来较大的扰动和破坏。

4 注意事项

1）施工过程中控制钻孔位置与设计位置的偏差在50 mm以内，对实际孔位、孔深和每个钻孔地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及岩土工程勘察报告不相符的情况均进行详细记录。

2）分段施工喷射管分段提升的搭接管长度大于200 mm。由于紧急情况出现中断时，恢复喷浆要将钻杆下放500 mm作为起始位置，避免出现断桩。

3）混凝土破除以及型钢悬吊过程中的挖土采用人工挖除或凿除的形式，杜绝机械施工。尽量减小人工挖土和方包混凝土破除过程中对管线的扰动。

4）型钢悬吊施工必须保证焊接质量，确保每一块钢板，每一根槽钢都焊接到位。委派专人对焊接质量进项专项检查。

5）管线保护完成后，每日对管线进行位移监测，每日记录并上报监测数据，一旦超过报警值，立即停止施工，仔细检查管线保护工艺的每一个环节并加强。

5 监测结果分析

5.1 布置点位情况及监测内容

基坑开挖监测内容及布置数量如下：深层土位移12孔，报警值范围为连续3 d≥3 mm/d，累计量40 mm；地下水位12孔，报警值范围为连续3 d≥3 mm/d，累计量40 mm；坡顶及竖向位移12个，报警值范围为连续3 d≥3 mm/d，累计量40 mm；地下管线8个，报警值范围为连续3 d≥2 mm/d，累计量15 mm；道路沉降4个，报警值范围为连续3 d≥2 mm/d，累计量20 mm。

施工过程中需对深层土位移、地下水位、坡顶及竖向位移、地下管线、道路沉降等进行监测。

本文主要选取深层土位移及地下管线监测数据进行分析。深层土位移监测孔位编号为CX1—CX12；管线监测孔位编号为GX1—GX8。