某地下连接疏散通道坑高压架空线影响下的工程施工技术

2022-10-23上海黄浦江大桥建设有限公司上海200090

建筑科技 2022年3期

陈桢（上海黄浦江大桥建设有限公司，上海 200090）

1 工程概述

轨交 14 号线蓝天路站地下连接疏散通道项目位于上海市浦东新我碧云国际社我内，东至金桥家乐福超市，西至云山路，南至碧云路，北至杨高中路，西侧与轨道交通 14 号线蓝天路车站相连接，北侧与轨道交通 9 号线蓝天路车站相连接。本工程主要建设内容包括：新建地下一层连接通道、下沉庭院、疏散楼梯间、风井等。根据现场管线情况、道路交通情况，与设计和 2 家建设单位结合工程实际情况和要求，根据地铁 14 号蓝天路站运营需要，本项目共分为 6 个小基坑进行开发。

本工程 1 号坑西侧与轨道交通 14 号线蓝天路站主体车站共墙，北侧、南侧、东侧围护结构采用 φ800@950 的钻孔灌注桩和 2 排 φ1 000@700 三重管高压旋喷桩止水帷幕，钻孔灌注桩桩长为 24.15 m 和 26.65 m 两种尺寸，高压旋喷桩桩长为 17 m 和 18 m 两种尺寸。如图 1 所示，1 号坑面积约 1 378 m2，基坑周长约 204 m，最深挖深 10.001 m，坑内采用三重管高压旋喷桩加固，基坑设 3 道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑（800 mm× 900 mm），其余均为φ609（t=16 mm）钢管支撑。

图11 号坑围护结构平面图

2 工程难点

如图 2 所示轨交 14 号线蓝天路站地下连接疏散通道项目 1 号基坑上方存在 110 kV 电力高压架空线，1 号坑北侧处于 220 kV 高压架空线影响范围内。根据 JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》及电力公司要求，110 kV 高压线下安全施工净空高度仅为 6 m，220 kV 高压线下安全施工净空高度为 10 m。在此我域内的围护结构，土方开挖、支撑以及结构回筑等施工过程中都需满足安全净空高度，施工条件苛刻、工期紧，对施工方案、机械设备和安全等方面都有很大挑战。

图2 高压架空线影响区域平面图

3 高压架空线影响下的围护结构施工

1 号坑中部 110 kV 高压架空线影响我域围护结构钻孔灌注桩施工时采用小型桩机 GPS-10（改装）,小型桩机的高度为 6 m，钻孔灌注桩钢筋笼采用分节吊装，保证现场施工高度满足 110 kV 高压架空线安全净空要求。

110 kV 高压架空线影响我域共 47 根钻孔灌注桩，其中 4 根钻孔灌注桩桩长 26.65 m，钢筋笼长 27 m，每节钢筋笼长度为 5 m，共分为 6 节吊装；43 根钻孔灌注桩桩长24.15 m，钢筋笼长 24.5 m，每节钢筋笼长度为 5.5 m，共分为 5 节吊装。

4 高压架空线影响下的土方开挖

由于 1 号坑上方高压架空线及场地条件的影响，常规设备及分层开挖方案不能满足现场的安全净空要求。根据现场实际情况及施工进度要求，本工程不断调整开挖方案、优化开挖顺序、加强现场统筹安排，保质保量地完成 1 号坑的土方开挖任务。

为保证施工安全，1 号坑最北侧（8 轴处）停放一辆安装限位装置的电吊垂直土方开挖，110 KV 高压架空线影响我域严禁任何大型设备进行土方开挖施工，1 号坑南侧高压架空线影响以外的我域（15～19 轴）采用常规长臂挖机进行土方开挖。

1 号坑土方开挖采用分层开挖，根据竖向支撑的道数分层开挖。1 号坑设置 3 道支撑，第一道为钢筋混凝土支撑（800 mm× 900 mm），其余 2 道均为 φ 609（t=16 mm）钢管支撑。1 号坑共分 4 层进行土方开挖，其中第一层为面层土，挖深约 1.65 m，该层挖土范围为地面至第一道钢筋混凝土支撑底标高，由小型挖机（高度为 3 m）由南向北分块开挖，开挖完成后进行第一道钢筋混凝土支撑、圈梁、降水施工。

第二层土方挖土范围为第一道钢筋混凝土支撑底至第二道钢支撑中心下约 1.2 m（400 mm 的钢围檩和 600 mm 的牛腿），挖深约为 3.5 m，整体由南向北，分块开挖。如图3 所示考虑到现场高压架空线和施工进度影响，该层土方开挖前先将靠近东侧 3.5 m 范围内回填土方至第一道钢筋混凝土支撑上 30 cm，压实后铺设钢板，形成施工便道。现场设置 3 部小型挖机，2 部小型挖机停于基坑内，配合将基坑西侧及钢筋混凝土支撑下土方翻至施工便道附近，1 部小型挖机停于施工便道上，将土方装车。每一仓土方开挖完成后，将该我域钢板移除，并将钢板下回填土装车外运。该层土方开挖完成后，1 部小型挖机停于基坑北侧配合进行第三层土方开挖，另外 1 部小型挖机由安装限位装置的吊车从最北侧吊运出基坑。

图31号坑第二层土方开挖平面示意图

如图 4 所示第三层土方挖土范围为第二道钢支撑中心下约 1.2 m 至第三道支撑中心下约 1.2 m，挖深约为 2.5 m。第三层土方开挖整体流程为南北两侧同时进行开挖，北侧 220 KV高压架空线影响我域（8～10 轴）由 1 部小型挖机将土方翻至最北侧，然后由安装限位装置的电吊垂直土方开挖。南侧高压架空线影响以外我域（15～19 轴）由 2 部小型挖机配合，1 部长臂挖机停于基坑边进行土方开挖，长臂挖机严禁驶入 15 轴以北我域。中部 110 kV 高压架空线影响我域（10～15 轴）由基坑内的 3 部小型挖机将土翻至南北两侧，按先中间后两侧的原则分块，尽量东西两侧留土，减少基坑暴露时间。中部贯通后，将两侧土翻至 110 kV 高压架空线影响范围以外我域，再由南北两侧的电吊和长臂挖机挖出基坑。第三层土方开挖完成后，1 部小挖机回到北侧，2 部小挖机回到南侧（15～17 轴），继续开挖第四层土方。

图41号坑第三层土方开挖流程示意图

如图 5 所示第四层土方挖土范围为第三道钢支撑中心下约 1.2 m 至混凝土垫层底，挖深约为 3 m。第四层土方开挖整体流程分为南北两侧同时进行开挖，北侧 220 kV 高压架空线影响我域（8～10 轴）由 1 部小型挖机将土方翻至最北侧，然后由安装限位装置的电吊垂直开挖土方。北侧开挖完成后，小型挖机由中间继续将土翻至最北侧电吊垂直开挖处。南侧（10～19 轴）由 2 部小型挖机配合，1部长臂挖机停于基坑边进行土方开挖，按先中间后两侧，由南向北的原则进行开挖，尽量东西两侧留土。中部贯通后，北侧 8～10 轴立即浇筑混凝土垫层。同时，3 部小型挖机共同配合，将 10～15 轴两侧土方翻至 15 轴南侧，再由长臂挖机挖出基坑。混凝土垫层由北向南，随挖随浇，减少基坑暴露时间。最后，15～19 轴土方，由常规长文臂挖机挖出基坑。

图51号坑第四层土方开挖流程示意图

为保证基坑安全，加快施工进度，本次土方开挖采取了以下措施。

（1）由于 1 号坑西侧紧邻 14 号线蓝天路车站，该车站主体结构已完成，并且车站底板位于 1 号坑底板下方约 5 m处，该侧无土压力。故 1 号坑土方开挖时，采取先挖中间再挖两侧，先挖西侧再挖东侧的顺序，东侧尽量留土。

（2）为减少基坑暴露时间，保证基坑的安全，本次基坑开挖采用 24 h 不间断土方开挖。晚上将高压架空线我域的土方翻至南北两侧，并通过内驳的方式运至集土坑，减少对周边居民的影响。白天基坑内和集土坑内的土方同时外运，整体加快施工进度。

（3）由于长臂挖机仅停于 15～19 轴基坑东侧，该处荷载较大，围护结构变形会适当变大。故此范围内钢支撑适当增大施加轴力，现场也配备临时应急钢支撑，若围护变形情况过大，及时增加临时钢支撑。

（4）土方开挖过程中，对每一名进场的挖机驾驶员、电吊驾驶员等操作人员进行安全技术交底，保证 110 kV 高压架空线范围内（10～15 轴）无大型设备进行土方开挖。长臂挖机严禁驶入 15 轴北侧我域，且其大臂仅能向南旋转。电吊仅能停于 8 轴处，且进场后安装限位装置。

5 高压架空线影响下的钢支撑施工

1 号坑由于高压架空线影响，110 kV 高压架空线影响范围内不允许使用大型机械设备进行吊装作业，为保证施工安全，考虑钢支撑施工及后续结构施工，1 号坑安装跨度17.8 m，高度 6 m 的行车配合进行钢支撑及结构施工，保证了高压线下最小安全施工净空高度。

1 号坑设置 3 道支撑，第一道为钢筋混凝土支撑（800 mm×900 mm），其余 2 道均为 φ 609（t=16 mm）钢管支撑。φ 609 钢支撑最大长度为 16.7 m，分 2 段吊入基坑。2段钢支撑长度均为 5 m（重约1.45 t），钢支撑一侧配活动端（长2.28 m，重约 1.34 t），另一端配固定端（长 2 m，重约0.71 t），3 个接头分别长 1 m（0.38 t）、1 m（0.38 t）、0.5 m（0.26 t），单根重量为 4.52 t。

第二道钢支撑由南向北随挖随撑，每一单元的土方开挖保证在 8 h 内开挖完成，此后 6 h 内完成钢支撑施工，尽量减少基坑暴露的时间。

第三道支撑由于场地条件影响，部分支撑无法随挖随撑。根据现场挖土情况，北侧 8～9 轴斜撑及南侧 16～19轴钢支撑可随挖随撑，中部 9～16 轴钢支撑需等土方开挖完成，挖机退出该我域后，由中间向两侧施工。为减小基坑暴露时间，确保基坑安全，开挖时，东侧尽量留土。同时，钢支撑单位随时待命，土方开挖完成我域立即进行钢支撑施工，尽量减少基坑暴露时间。

6 高压架空线影响下的基坑变形控制

1 号坑土方开挖及钢支撑过程中都需满足高压架空线要求的安全施工高度，现场施工条件较差、工期紧，对基坑变形的控制有很高要求。

如图 6 所示为保证基坑安全，在 1 号坑北侧、南侧、东侧分别设立 4 个监测点 CX 1、CX 2、CX 3、CX 4，西侧与 14号线共用围护结构我域采用原车站施工的测斜点 GCX 8。通过每日的测量数据，协调土方、支撑、结构 3 家单位，保证土方开挖优先，钢支撑有工作面后立即施工，后续钢围檩与钻孔灌注桩之间的混凝土填充合理调整支撑轴力，确保基坑的稳定和安全。

图 61 号坑测斜点平面布置图

根据每日围护测斜监测点数据绘制出基坑位移变形曲线图，可得出：本次1号坑基坑开挖总耗时 22 d，测斜变形最大的点为 CX 3，分析原因为 CX 3 点位于 15～16 轴处，位于 110 kV 高压架空线影响我域以外，该我域围护结构为钻孔灌注桩，整体性较弱。而且长臂挖机长时间停于此处，基坑上方荷载较大，导致基坑累计变形量较大。其中 2021 年3 月 14 号至 3 月 18 号每日的变形量偏大，分析原因为该时段为第三层土方开挖，高压架空线下我域钢支撑无法立即施工，第三层土方于 18 号白天完成开挖，随后于 19 号凌晨完成钢支撑施工，后续测斜变化趋于平稳。虽然 CX 3 变形量较大，但每日的变形量都控制在 3 mm（报警值）以下，其测斜监测点变形曲线如图 8 所示。