深基坑工程对压力管道的保护施工技术

刘波

（中国铁建港航局集团有限公司总承包分公司，广东 珠海 519000）

1 工程概况

东三环快速路工程施工第六标段位于哈尔滨市道外区，道路线位沿现状化工路走向。其中，深基坑范围为K39+385.941~39+685.941（PM260#~PM266#），PM261#主墩基坑长18.5 m、宽8.5 m、深7.5 m，基坑内贯穿2根φ800 mm、2根φ1 700mm热力管道，因该管线处于运行状态，不能改迁，所以要进行保护。

工程地质由上到下分别为：0.9 m厚黏土、5.2 m厚中砂、2.1 m厚全风化泥岩、2 m强风化泥岩、2.5 m中风化泥岩、5 m中风化泥岩，地下水位4.7 m。

2 需要解决的问题

1）4根热力管道均处于运行状态，基坑开挖前，需对管道进行保护，使管道不发生变形、断裂等危险。

2）管道位置无法施打钢板桩防护，需对管道上方及下方的土体进行有效支护，防止此部分成为基坑支护的薄弱环节。

3 管道保护的设计

1）基坑支护结构形式采用15.0 m拉森钢板桩+内支撑的支护结构形式。

2）基坑上部地面2 m范围内做硬铺装，并做好挡水围堰、散水坡、安全防护网、警示红灯。

3）内支撑采用双拼40#b型工字钢，转角处设角支撑。

4）钢围檩采用双拼40#b型工字钢，连续设置。

5）围檩下部的钢牛腿托架采用20#槽钢，间距1.5 m设置。

6）热力管道保护可采用悬吊法或支撑法，悬吊法适用于跨度较小的基坑，支撑法适用于跨度较大的基坑。本工程采用门式钢架支撑法保护热力管道，热力管道基坑内采用2组门式钢架支撑保护，两端基坑边缘采用36#b型工字钢做横梁支撑热力管线，横梁与拉森桩焊接牢固，两端各设一个钢牛腿托架。

7）热力管线上方及下方无拉森桩支护处，采用20#槽钢自上而下横向满铺挡土。挡土板两侧设置36#工字钢立柱，φ1.7 m双管中间也设置1根工字钢立柱。

基坑支护示意图如图1、图2所示。

图1 基坑支护平面图（单位：mm）

图2 基坑支护立面图（单位：mm）

4 总体施工方法

基线确定→定桩位→钢板桩施打→土方第一层开挖至内支撑标高以下0.5 m，第一道内支撑施工及腰梁安装→验收合格后，第二层土方开挖至热力管线底部，打入支撑立柱（36#b型工字钢），在立柱下人工挖槽安装门式钢架将热力管线支撑顶牢→土方第三层开挖至第二道内支撑标高下0.5 m，第二道内支撑施工及腰梁安装→验收合格后，土方第四层开挖至基底标高，承台基础施工→基础施工完毕后，逐层回填至围檩标高后拆除内支撑及围檩，继续回填至地面→拔桩。

4.1 钢板桩施工

钢板桩选用桩长15 m的Ⅳ型拉森钢板桩，钢板桩进场后，要对钢板桩的各项技术参数进行验收，满足要求方可使用。

钢板桩施打前，要对钢板桩平面位置和垂直度进行校正，确保钢板桩施打后平面位置及垂直度满足要求[1]。选择大功率的振拔机进行施打，避免钢板桩遇到坚硬地质发生回弹、无法进尺等，保证钢板桩入土深度满足要求。

拔桩前，采用水撼砂将基坑进行回填，回填至钢围檩下部并夯实，然后拆除内支撑、腰梁，拆除完成回填至地面后，用振拔锤进行拔桩。

4.2 基坑支撑体系施工

4.2.1 钢支撑预拼装施工

支撑体系安装前，首先要进行预拼装，根据实际的基坑钢板桩支护的平面尺寸下料，预拼装前，要保证地面平整，确保支撑体系无变形，对设置支撑的位置定位准确，预拼装检查合格后，对支撑体系的每个构件进行编号，记录安装位置，正式安装时，按编号记录的预定位置进行准确安装。

4.2.2 钢支撑吊装施工

围檩安装前，先在钢板桩上焊接钢牛腿托架，托架间距1.5 m，先焊接基坑4个角的牛腿托架，然后挂线依次焊接中间各部位的托架，以确保托架顶面高程一致。

钢支撑及围檩采用25 t汽车吊，整根进行吊装，钢支撑与围檩安装的角度要正确，不得偏心受力，钢支撑与围檩间的间隙要用钢板或钢楔填满，确保整个支撑系统的传力达到最佳效果。

钢支撑安装完成后，在两个端头也要设置托架进行固定，防止钢支撑在施工过程中发生碰撞或围檩变形等原因掉落，发生事故。

4.2.3 钢支撑拆除

钢支撑拆除前，应回填夯实支撑标高处，再分次拆除钢支撑，回填至地面后，再拔出钢板桩，进行钢支撑拆除，采用“先支后拆、后支先拆”的原则，由于钢支撑受力，难以拆除。拆除前，先设置1根临时支撑对围护结构预加应力，解除将要拆除的钢支撑约束，然后依次逐根对钢支撑进行拆除。钢支撑全部拆除后，进行围檩和钢牛腿托架进行逐步拆除。

4.3 管线保护施工

开挖至热力管线底标高后，施打门式钢架支撑立柱（36#b型工字钢），在热力管线下挖槽，将支撑横梁与立柱焊接牢固并与热力管线顶紧，管线边缘用弧形三角斜铁固定。

挡土板的安装由上向下进行，工字钢立柱可作为挡土板的竖向滑道，随着土方开挖，横向槽钢挡土板由上向下滑动。

拆除作业时，基坑其他位置采用水撼砂逐层回填至管道底部，稳定管道后，管道支架位置预留作业空间，将管道支架拆除后，再进行全面回填[2-3]。

4.4 土方开挖施工

1）土方采用长臂挖掘机+人工配合的方式进行开挖，分区块、分层进行，开挖时，要注意避免碰到管道，管道周围及下方挖掘机难以进行的地方，由人工进行开挖。开挖过程中要注意，结合内支撑标高随挖随上腰梁。

2）施工顺序：场地平整→钢板桩施工→井点降水施工→内支撑施工→基坑开挖（土方分4次进行开挖）。

第一次土方开挖至第一道撑标高-0.5 m，设置支撑及管道上部挡土板。

第二次土方开挖至管道底部，设置管道支架。

第三次土方开挖至第二道撑标高-0.5 m，设置支撑。

第四次土方开挖至基坑底，设置管道底部挡土板，基坑底部预留0.3 m人工挖土，避免超挖，浇筑混凝土垫层、承台结构施工作业。

待承台结构作业完成后，逐层回填土并拆除内支撑至地面标高。

5 工程应用效果评价

5.1 管道监测点布设

采用直接法进行管道沉降监测，即在开挖的管道上用油漆或记号笔直接进行标记。

在管道两端距管道端部1 m位置及管道中间各设置1个监测点，4根管道共计设置12个监测点，进行沉降监测。

5.2 监测数据分析

管道支撑安装完成后，采用水准仪对管道上的12个监测点进行监测，监测频率为1次/d。监测结果显示，第1天~第5天，各监测点的沉降速率为0~2 mm/d；第5天~第6天各监测点的沉降速率为0~1 mm/d，具体如图3所示。

图3 沉降监测趋势图

前6天为基坑开挖阶段，由于支护结构与管道之间的节点间隙、支撑结构的弹性变形及非弹性变形影响、开挖过程中对管道的扰动等因素，变化速率相对较大，第7天开始趋于稳定。

5.3 施工过程中管线保护效果评价结果

从监测结果上来看，管道沉降速率≤2 mm/d，最大沉降量8 mm，均满足规范要求，且第7天趋于稳定状态。由此可见，此种管线保护措施可行，且施工起来简单方便。

6 结语

根据东三环项目地质情况、水文情况，在保证施工安全、节约施工成本、满足施工进度及不影响既有管道正常运行的情况下，选择了合理的支护形式，从实践中来看，该施工方法有着独特的优点，安拆便捷、支护材料周转率高，提高了施工安全性、经济性，可以在类似的工程中进行推广使用。