熊　竺

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉　430063)

富水地区管线不迁改时的连续墙逆做方法研究

熊竺

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉430063)

摘要：以富水地区的地铁车站人民路站为例，介绍一种在不迁改横跨基坑的重要市政管线前提下施做围护结构的新方法地下连续墙逆做法，即先施工管线影响范围以外的正常段连续墙并预留接驳，然后对市政管线进行悬吊保护，在围护未形成封闭的条件下进行基坑开挖，并针对管线影响范围内的连续墙采用边开挖边喷锚的施做方式，使得围护结构逐渐形成封闭，完成基坑的土方开挖与支护工程，保证地铁车站的施工工期。本工程取得了较好的实践效果。

关键词：地铁车站；连续墙；市政管线；悬吊保护；逆做法

1工程概况

图1　车站总平面

2围护结构设计概况

基坑深度范围内从上往下依次分布有填土、粉质黏土、圆砾、黏土与粉质黏土互层。车站底板位于黏土层。地下水位为地面以下3～4 m。基坑支护采用800 mm厚地下连续墙+内支撑形式，标准段基坑深度为16.5 m，连续墙嵌入深度为9 m，插入比约为0.55，基坑等级为一级。北京路东侧临时路面盖板范围连续墙采用工字钢接头，西侧连续墙采用锁口管接头。第1道支撑采用800 mm×1 200 mm混凝土支撑，水平间距6 m，第2道及第3道支撑采用φ609 mm、壁厚16 mm钢管撑，水平间距3 m[1-3](图2)。

车站连续墙作为临时结构，主要承受基坑开挖期间的水土压力，不作为车站主体结构的一部分[4-6]，采用同济启明星软件进行计算，得到围护结构的内力图(图3)。

图2　人民路站标准段围护横剖面(单位：mm)

图3　人民路站围护结构内力

根据内力结果(图3)计算得到连续墙配筋为φ28 mm@200 mm(基坑内侧)+φ25 mm@200 mm(基坑外侧)(HRB335级钢筋)。

3连续墙局部逆做方案的提出

图4　电力廊道迁改原方案示意

在施工图阶段，设计中根据初步设计确定的原则进行了围护结构以及渡槽的设计，同时轨道公司与电力廊道产权方进行对接协调，协商对电力廊道进行改移。施工开展后，由于双方未能达成一致意见，电力部门否定了电力廊道的迁改方案，施工期间廊道内电缆必须保证供电，不能断电，且需在基坑开挖过程中对廊道进行必要的保护。在这种条件下，设计中必须重新考虑围护结构在电力廊道范围搭接位置无法施做连续墙接头时对应的方案，常用的一种方式就是连续墙的一槽两笼施工方法，在管线的两侧吊放钢筋笼进行平移拼接后浇筑混凝土[7-9]。这种方法有一个缺陷，就是拼接接头将是一个薄弱点，在富水地区容易出现连续墙侧壁渗漏水。于是设计中提出了连续墙局部逆做的方案，即在连续墙未形成封闭的条件下，进行基坑开挖，在电力廊道范围，随着基坑的开挖进行廊道影响范围内的连续墙施作，并采取一定的止水措施。逆做连续墙墙幅为2.7 m，厚度为800 mm，与正常段连续墙相同，采用C30、P8喷射混凝土进行网喷。从弯矩包络图来看，最大弯矩出现在第三道支撑与基底之间的位置，对于此段无嵌固深度的逆做连续墙，采用与正常段连续墙相同的配筋能够满足围护结构的受力要求，基坑的整体稳定性及抗隆起安全系数不满足要求。考虑到逆做范围只是有限的宽度范围，且逆做范围两边的区段按照设计要求进行开挖与支撑的架设，因此设计中考虑采取必要的加强措施，同时施工期间加强监测使得逆做连续墙具有可操作性，具体详见逆做连续墙的施工步骤说明。

4连续墙局部逆做设计与施工

一般情况下，富水地区的地铁深基坑开挖，应在基坑取得封闭条件后进行。本工程由于电力廊道的影响，情况特殊，在缺少电力廊道范围围护结构的前提下，为保证工期，先行开挖，随着开挖的过程来进行基坑的封闭。本站位于富水地区，采取连续墙逆做方式，存在较大的施工风险：(1)基坑未取得封闭进行开挖时，基坑降水期间垂直悬挂止水帷幕在局部存在缺口，影响基坑的降水效果，且场区存在圆砾、粉土等土层，渗透系数达到4 m/d，属于强透水层，基坑降水难度大，容易出现局部涌水涌砂事故；(2)本站位于繁华市中心，四个象限均分布有重要建筑物(如银行、学校教学楼等)，基坑侧壁未封闭情况下进行开挖，一旦发生涌水涌砂事故，将导致地面塌陷，影响交通，甚至会危及周边的建筑物；(3)由于紧贴电力廊道进行逆做施工，地下水处理不当时，也将对电力廊道造成不利影响。综合以上几点，本工程属于重大风险工程，必须谨慎对待，严格按照设计要求进行施做，确保基坑自身以及周边环境的安全。

连续墙局部逆做的方法及步骤如下。

首先，根据廊道的位置确定局部逆做连续墙的幅宽，与逆做连续墙左右相邻的连续墙均采用工字钢接头，在工字钢接头位置施做坑外两重管高压旋喷桩止水帷幕，水泥掺量为350 kg/m3，旋喷桩施工期间需加强对电力廊道的观测和保护(图5)。

图5　连续墙逆做范围平面示意(单位：mm)

接着进行基坑开挖，施做第一道混凝土支撑，利用第一道混凝土支撑作为电力廊道原位悬吊保护的主要受力构件。对于横跨基坑或者与基坑顺行的管线，当采用悬吊保护时，一般应采用临时格构柱作为竖向支撑，通过格构柱浇筑与冠梁连接的钢筋混凝土梁，梁上根据悬吊保护的需要按照一定的间距要求设置预埋件，通过预埋件焊接钢筋等缀件以及抱板，对电力廊道进行妥善的保护[10]。电力廊道范围内的基坑侧壁开挖后，利用两侧连续墙工字钢接头进行双层钢筋网施工，水平钢筋与工字钢接头焊接，竖向钢筋随开挖过程进行竖向的焊接搭接。竖向钢筋及水平向钢筋均采用比标准段连续墙配筋大一个级差的钢筋，即φ32 mm@200 mm(基坑内侧)+φ28 mm@200 mm(基坑外侧)(HRB335级钢筋)，分布筋由正常段连续墙分布筋φ18 mm@150 mm提高为φ20 mm@150 mm(钢筋间距与正常区段连续墙钢筋间距一致)。浅层开挖时，以电力廊道底高程为分界点，先施做廊道底高程以上的喷射混凝土。逆做范围基坑向下开挖取2 m作为一个步距，钢筋网焊接搭接完成后采用C30、P8早强喷射混凝土进行网喷，之后利用20 mm厚、宽度为1 500 mm的Q235钢板进行网喷层的面层覆盖，钢板可采用水平分段拼接焊接，并使得钢板最终与两侧的工字钢接头焊接牢固；在每两个步距之间进行钢板覆盖时，将留出500 mm高度范围未被钢板覆盖，在此范围内施做上下双层φ32 mm水煤气管，壁厚3.25 mm，水平间距0.8 m，入射角度水平向上3°～5°，作为预留注浆管，也可兼做分段泄水管(图6)。基坑深度为16.5 m，自廊道底高程起，向下可施做6个分块循环。施工完最后一个分块时，接近基坑底高程，此时侧壁剩余500 mm逆做范围。

图6　连续墙逆做立面示意(单位：mm)

最后开挖到基底，对逆做范围的基底进行人工平整之后进行底座的处理。底座采用截面高度为300 mm的H型钢，与两侧连续墙工字钢接头焊接，并将竖向钢筋与底座焊接后进行喷射混凝土施工，在贴近底座位置水平向下打设φ32 mm水煤气管并进行注浆。这样，位于电力廊道影响范围内的逆做连续墙施工完毕，形成了一段没有嵌固深度的围护结构(图7)。

图7　连续墙逆做底座处理示意(单位：mm)

连续墙遇到管线不能迁改时的局部逆做现场实施实景见图8，人民路站需要采用逆做的区段共有4段，均采用相同的处理方式。车站于2010年4月30日开工，先施工东侧的连续墙，2010年7月底完成东侧围护结构及路面盖板后进行翻浇，转入车站西侧的围护结构施工。2010年8月底，正常段连续墙全部施工完毕，并在四段逆做区段预留了型钢接头(东侧临时路面盖板范围本身已经是工字钢接头)，施工方紧接着进行了廊道两侧的旋喷止水施工，同时施做西侧冠梁与第一道混凝土支撑。通过拉槽开挖方式，将电力廊道挖出，并对电力廊道进行了悬吊保护。基坑开挖从两端盾构井段开始，由于廊道远离盾构井，在围护未形成封闭的情况下进行的基坑降水可以满足基坑开挖的要求。随着基坑开挖，从电力廊道底部开始向下以2 m为一个步距，进行了连续墙的局部逆做施工，施工过程中标准段严格按照设计要求进行开挖，未出现超挖现象，且支撑均按照要求及时架设。监测反应的数据表明，整个基坑的侧壁变形控制在15 mm以内(基坑侧壁变形允许值为0.14%×16 500 mm=23.1 mm)；在逆做区段架设钢支撑时，采用I45b型钢腰梁，避免逆做连续墙区域出现较大应力。通过监测发现，逆做范围的基坑侧壁变形也未出现预警[11，12]，且开挖过程中侧壁的渗漏水量较小(图8)，施工方并未采取注浆止水措施，根据现场情况采取相应的引流和抽排措施，避免了逆做范围的被动区土体长期受到积水的浸泡。整个逆做施工过程，施工方加强了监测，做到了信息化施工，过程可控，车站基坑土方及支护工程于2011年2月底全部顺利完工，车站主体结构于2011年12月顺利实现封顶。

图8　连续墙逆做现场实景

5结语

本文提出了富水地区连续墙遇到管线进行逆做的一种方法，该方法贴合现场实际，在基坑围护未封闭的情况下进行基坑开挖，并通过焊接钢筋网网喷形成逆做连续墙，使得基坑最终形成封闭。对于本站涉及到的横跨基坑的10 kV电力廊道，迁改费用大，迁改协调难度大，严重制约地铁车站的建设。设计中综合考虑了现场的场地条件，管线的布置情况以及车站的支护形式，提出了一种新的操作方法，在不进行管线迁改的条件下，对电力廊道进行悬吊保护，采用边开挖边喷锚的施做方式，形成了逆做的围护结构，满足基坑开挖施工要求，保证地铁车站的工期，同时节省了电力管线迁改的巨额费用。在该市2号线北段多个车站的附属结构遭遇电力廊道时均采用与此类似的逆做方式，取得了较好的社会效益和经济效益。本工程取得了较好的实践效果，可为今后同类工程设计与施工提供参考。

参考文献：

[1]赵锡宏，杨国祥.大型超深基坑工程实践与理论[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.

[2]范炳杰.地铁车站深基坑支撑体系参数优化分析[D].上海：同济大学，2008.

[3]赵善同，陈志良.地下连续墙在杭州地铁车站深基坑支护中的应用[J].铁道标准设计,2009(9):94-97.

[4]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2009.

[5]刘建航，候学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1997.

[6]陈忠汉，黄书秩，程丽萍.深基坑工程[M].北京:机械工业出版社，1999.

[7]马华明.穿过大直径地下管道的一槽两笼地下连续墙施工技术[J].建筑施工，2010，32(6)：513-514.

[8]张建政，张文朋.横跨城市管线的地下连续墙施工技术[J].隧道建设,2006，26(6):59-61.

[9]姚国伟.受既有管线干扰的地下连续墙施工技术探讨[J].隧道与地下工程，2013，31(6):103-106.

[10]金辉，林源.某地铁站深基坑开挖过程中的管线悬吊保护技术[J].陕西建筑，2010(12):21-24.

[11]焦苍，范鹏，徐成家.深基坑支护结构变形预测研究与应用[J].铁道标准设计，2005(1):81-84.

[12]李刚.地铁车站深基坑地下连续墙变形特性分析[J].铁道标准设计，2008(6):100-103.

Research on Up-bottom Construction of Continuous Wall in Water-rich Area without Pipeline Relocation

XIONG Zhu

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

Abstract：This article takes Renmin Road station as an example to introduce a new method of continuous wall construction without relocation of important municipal pipelines. This method is called up-bottom construction of continuous wall and applied to construct the continuous walls outside the affected range of pipeline with reservation of connection and then protect the municipal pipeline by suspension， and proceeds to pit excavation before an enclosure is closed. The continuous walls within the affected range of pipeline are conducted with shot-anchoring following excavation to form an enclosure and complete pit excavation and support. Thus， construction progress is guaranteed with good results.

Key words：Subway station; Continuous wall; Municipal pipeline; Suspension and protection; Up-bottom method

中图分类号：U231+.4

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.06.029

文章编号：1004-2954(2015)06-0131-04

作者简介：熊竺(1976—)，男，高级工程师，2002年毕业于北方交通大学结构工程专业，工学硕士。

收稿日期：2014-12-29； 修回日期：2015-01-07