吳興政

【摘 要】工作坑是穿越工程項(xiàng)目的重要內(nèi)容，基坑支護(hù)關(guān)系著工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度。本文依托天津LNG項(xiàng)目輸氣干線穿越南港鐵路實(shí)際工程項(xiàng)目，重點(diǎn)介紹了基坑止水、支護(hù)加固的施工工藝和方法，對(duì)頂管機(jī)頭進(jìn)出洞口和在建鐵路路基進(jìn)行加固，保障了工程進(jìn)程，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。

【關(guān)鍵詞】輸氣干管；穿越；基坑支護(hù)；施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）03-0178-003

Construction Technology of Support Engineering for Tianjin LNG Project Gas Transmission Trunk Passing through Nangang Railway

WU Xing-zheng

（Sinopec Jiangsu Oilfield Construction Co.， Ltd.， Yangzhou 225002， Jiangsu Province， China）

【Abstract】The work pit is an important part of the project. The pit support is related to the safety， quality and progress of the project. This article relies on Tianjin LNG project gas trunk through the actual project Nangang Railway， focusing on the foundation pit water， support reinforcement of the construction techniques and methods of pipe jacking machine head entrances and exits and reinforcement of railway embankment to protect the project Process， reducing the construction risk.

【Key words】Gas pipe； Crossing； Foundation pit support； Construction technology

1 工程概況

天津LNG項(xiàng)目輸氣干線工程在南港鐵路（在建，設(shè)計(jì)時(shí)速80Km/h，雙線）里程DK25+921.41 和DK25+925.84處，D1016與D813天然氣管道與鐵路交叉，交叉角度分別為75°26′和67°53′11″，穿越處需要預(yù)埋φ1750（燃?xì)猓?s型和φ1550（燃?xì)猓?s型兩根防護(hù)套管，套管頂高程分別為-4.6m～-4.82m，至鐵路路基面的距離分別為9.09m和9.31m。鐵路南側(cè)工作坑位于645專(zhuān)用線與南港鐵路之間，北側(cè)接收坑分別距離南港鐵路149m及66m?？辈熨Y料顯示，深度20.0m范圍內(nèi)的地基土屬第四系全新統(tǒng)人工填土層，陸相沉積層、海相沉積層，穩(wěn)定水位埋深1.5～1.6m，最大凍土深度0.7m，標(biāo)準(zhǔn)凍土深0.6m。

LNG即液化天然氣，主要成分甲烷，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性，是一種清潔、高效的能源。隨著我國(guó)“西氣東輸”工程的蓬勃開(kāi)展，國(guó)家天然氣“十三五”規(guī)劃、煤改氣等引導(dǎo)、規(guī)劃政策的不斷深入與落實(shí)，大力推廣天然氣已成為我國(guó)的能源政策。由于我國(guó)的天然氣資源分布不均勻，西部約占全國(guó)陸上天然氣資源的87%，為了促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，帶動(dòng)?xùn)|部、中部、西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展，天然氣長(zhǎng)距離輸送網(wǎng)絡(luò)干線、連接各地區(qū)的支線，工程規(guī)模大、投資高，沿途需要穿越項(xiàng)目多，例如穿越公路、鐵路、江河等。[1]本工程施工技術(shù)為該類(lèi)項(xiàng)目提供了有效的借鑒和參考。

2 工作坑支護(hù)設(shè)計(jì)

工作坑施工經(jīng)常由于地下水控制不合理，支護(hù)結(jié)構(gòu)選型不科學(xué)，施工監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理不到位等原因，導(dǎo)致施工過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題，給現(xiàn)場(chǎng)施工操作帶來(lái)了諸多不便，甚至造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和引發(fā)施工安全事故。[2]本工程地下水位較高，滲透性較強(qiáng)，采用雙排φ700mm樁長(zhǎng)12m水泥攪拌樁作為止水帷幕，攪拌樁的搭接不小于150mm；綜合基坑深度，土的性狀及地下水條件，基坑周邊環(huán)境對(duì)基坑變形的承受能力及支護(hù)結(jié)構(gòu)一旦失效可能產(chǎn)生的后果，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能和施工工期等因素，采用φ1000mm樁長(zhǎng)20m鋼筋混凝土鉆孔灌注樁防護(hù)，鉆孔樁上設(shè)置冠梁，高度為900mm，基坑并采用I45b雙拼鋼板樁腰梁及φ610mm鋼管支撐進(jìn)行支撐。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）攪拌樁止水帷幕要求室內(nèi)配合比設(shè)計(jì) 7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Qu≥0.8MPa，完成后滲透系數(shù)≤10-6cm/s。鉆孔灌注樁及冠梁，混凝土等級(jí)為C30，鋼筋采用HRB400、HPB300熱軋鋼筋，鋼材、型鋼采用Q235鋼、Q345鋼。

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.3%Hmm（H為基坑開(kāi)挖深度），且≤30mm。

（3）工作坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)分層，分段對(duì)稱(chēng)平衡開(kāi)挖，每層先挖中間土后挖兩側(cè)土，每層挖土厚度不宜超過(guò)3m，開(kāi)挖至支撐下500mm后及時(shí)架設(shè)支撐，在支撐未達(dá)到正常使用前，不得超挖下層土方。

（4）工作坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)施工需要進(jìn)行營(yíng)利和變形監(jiān)測(cè)，通過(guò)動(dòng)態(tài)信息管理，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)處理并反饋以指導(dǎo)施工，發(fā)現(xiàn)排樁異常情況應(yīng)立即做施工處理，防止發(fā)生工程事故。

（5）施工前須詳細(xì)做好沿線地下管物的物探，核實(shí)場(chǎng)區(qū)地下水情況，將工程影響范圍內(nèi)容挖槽暴露于明面并根據(jù)具體情況進(jìn)行加固、架設(shè)、防護(hù)并派人看守。

3 施工技術(shù)

3.1 水泥攪拌樁施工

3.1.1 試驗(yàn)

本工程施工前先根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了室內(nèi)配合比實(shí)驗(yàn)，確定了最佳配合比，然后進(jìn)行了成樁工藝性試驗(yàn)，確定了各項(xiàng)工藝參數(shù)，并報(bào)監(jiān)理單位確定。試驗(yàn)樁每個(gè)工作坑2根。

3.1.2 施工程序

場(chǎng)地平整→樁機(jī)就位→預(yù)攪鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→反轉(zhuǎn)噴漿攪拌提升→重復(fù)噴射鉆進(jìn)攪拌→重復(fù)攪拌提升→成樁完畢、移位。

（1）樁機(jī)就位：用白粉放好樁位線后鉆機(jī)就位，樁位誤差不得大于50mm，垂直偏差不得超過(guò)1%，樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。

（2）攪拌下沉：攪拌機(jī)冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌機(jī)電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架切土攪拌下沉，使土攪松，下沉速度由電機(jī)的電流監(jiān)測(cè)表控制，工作電流不應(yīng)大于10A；如下沉速度太慢，可從輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給清水以利鉆進(jìn)。

當(dāng)攪拌機(jī)下沉到一定深度時(shí)，按預(yù)定摻入比和水灰比拌制水泥漿，并將水泥漿倒入集料斗內(nèi)備噴。

（3）噴漿攪拌提升：攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)啟灰漿泵，其出口壓力保持0.4～ 0.6Mpa，使水泥漿自動(dòng)連續(xù)噴入地基，攪拌機(jī)邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)邊嚴(yán)格按已確定的速度提升，直到設(shè)計(jì)要求樁頂標(biāo)高。

（4）重復(fù)攪拌下沉：為使以噴入土中的水泥漿與土充分?jǐn)嚢杈鶆?，再次將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中直到設(shè)計(jì)要求深度。

（5）清洗：向已排空的集料斗注入適量清水，開(kāi)啟灰漿泵，清洗管道中殘留水泥，直至沖洗干凈，同時(shí)將攪拌頭清洗干凈。

（6）移位：重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一根樁的施工。

3.2 鉆孔灌注樁施工

本工程采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，正循環(huán)鉆機(jī)成孔，施工工藝為：確定樁位→護(hù)筒制作與埋設(shè)→樁機(jī)就位→鉆孔→注入泥漿→清孔驗(yàn)孔→鋼筋籠制作安裝→安裝導(dǎo)管、二次清孔→水下灌注混凝土→樁頭混凝土養(yǎng)護(hù)。

（1）護(hù)筒的制作與埋設(shè)：護(hù)筒采用厚4mm～6mm鋼板制作，水中樁節(jié)長(zhǎng)4m，陸地樁護(hù)筒節(jié)長(zhǎng)2米，內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大20cm。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)頂部高出施工地面30cm，高出孔外水位200cm，其中心軸線應(yīng)正對(duì)測(cè)量標(biāo)定的樁位中心。

（2）鉆孔：鉆機(jī)就位后，鉆桿中心準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)孔位中心，底座和頂端保證平穩(wěn)，待泥漿性能符合要求后開(kāi)始鉆進(jìn)，輕壓慢轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后，逐漸增加轉(zhuǎn)速和增大鉆壓，并適當(dāng)控制鉆速，正常鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)合理調(diào)整和掌握鉆進(jìn)參數(shù)，不得隨意提動(dòng)孔內(nèi)鉆具，控制水頭高度，并經(jīng)常測(cè)定泥漿性能。鉆孔達(dá)到要求后采用灌注樁孔徑檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查

（3）清孔驗(yàn)孔：，鉆孔各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后立即進(jìn)行清孔，重點(diǎn)檢查孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無(wú)2～3mm顆粒，泥漿比重、含砂率、粘度。采用檢孔器驗(yàn)孔設(shè)備檢查孔深、孔徑、傾斜度及孔底沉砟厚度，達(dá)到要求監(jiān)理工程師簽證后方可進(jìn)入下道工序。

（4）鋼筋籠制作安裝：鋼筋籠采用加工場(chǎng)集中加工，分段加工，孔口對(duì)接，每隔2m設(shè)置一組定位鋼筋，每組4根均勻設(shè)于樁基加強(qiáng)筋四周。汽車(chē)吊裝，鋼筋籠接長(zhǎng)安裝到位后固定在孔口。

（5）安裝導(dǎo)管、二次清孔：試拼、檢驗(yàn)、安放導(dǎo)管。利用導(dǎo)管二次清孔，檢查孔底沉碴厚度。

（6）水下灌注混凝土：關(guān)鍵控制好首批封底混凝土數(shù)量，導(dǎo)管下口埋入混凝土中不小于1m，然后連續(xù)進(jìn)行。整個(gè)灌注過(guò)程中，及時(shí)提升導(dǎo)管，控制導(dǎo)管埋深，導(dǎo)管在混凝土埋深不小于2m。最后澆筑面按高出樁頂設(shè)計(jì)高程1個(gè)直徑，保證樁頂混凝土的質(zhì)量。

3.3 冠梁施工

鉆孔樁檢驗(yàn)合格后開(kāi)挖破樁頭，綁扎鋼筋，經(jīng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后立模澆筑砼，拆除模板后覆蓋灑水養(yǎng)生。

3.4 工作坑支撐

工作坑分層、分段平衡開(kāi)挖，每層先挖中間后挖兩側(cè)，開(kāi)挖至支撐下500mm后及時(shí)設(shè)支撐。采用I45b雙拼鋼板樁腰梁及φ610mm鋼管進(jìn)行，腰梁下采用角鋼焊接成三角進(jìn)行承托，腰梁與排樁的間隙采用C30細(xì)石混凝土充填密實(shí)。

3.5 洞口地基加固

頂管機(jī)頭進(jìn)出洞時(shí)，有水泥攪拌樁止水及鉆孔灌注樁圍護(hù)，正常情況能滿足頂管機(jī)頭出洞要求，但本工程由于工程的需要，鉆孔灌注樁需要鑿除至基坑底部略高于洞口頂部，洞口臨空面樁體難以承受地層的土壓力，因此進(jìn)行加固處理。具體加固方案為：在洞口圍護(hù)樁外圈增加一排水泥土攪拌樁，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，該排樁寬度比洞口寬度每邊寬1.5m，深度比洞口下沿深4m，施工方法與洞口水泥土攪拌樁類(lèi)同。

3.6 鐵路路基加固

為了保證工后鐵路路基基本穩(wěn)定，頂管及兩側(cè)各15m范圍內(nèi)沿南港鐵路的地基采用φ500mm樁長(zhǎng)18m釘型樁加固，樁間距1.6m，具體布置見(jiàn)圖2，其中頂管兩側(cè)呈正三角形布置，頂管管間呈正方形布置。其中擴(kuò)大頭部分直徑1.0m，擴(kuò)大頭長(zhǎng)4.0m。

4 施工監(jiān)測(cè)與管理

在基坑工程中，工程的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)工況往往存在一定的差異，設(shè)計(jì)值還不能全面、準(zhǔn)確的反映工程的各種變化；由于工程的復(fù)雜性難從已有的經(jīng)驗(yàn)中借鑒，也難從理論上找到定量分析、預(yù)測(cè)方法，需要依賴(lài)于施工過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。特別是在基坑出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題或支護(hù)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定時(shí)，基坑監(jiān)測(cè)就成了決策者的耳目，時(shí)刻指引著基坑施工工作向著安全、穩(wěn)定的方向發(fā)展。

（1）監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目：圍護(hù)樁頂水平位移、鋼管支撐軸力，樁身傾斜，水位監(jiān)測(cè)、地面沉降等。

（2）監(jiān)測(cè)的程序：先根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制監(jiān)測(cè)方案，布設(shè)控制網(wǎng)，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，施工前測(cè)出初始值，施工時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)頻率觀測(cè)。

（3）監(jiān)測(cè)的等級(jí)及預(yù)警報(bào)警值：基坑按照安全等級(jí)一級(jí)監(jiān)測(cè)，地面最大沉降量≤0.10%H，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移0.3%H（H基坑開(kāi)挖深度）的80%時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)措施并加密觀測(cè)次數(shù)；鐵路路基沉降值最大3mm。控制值的70%為預(yù)警值，80%為報(bào)警值。

（4）儀器、觀測(cè)精度、頻率：變形監(jiān)測(cè)采用天寶DNI12高精度電子水準(zhǔn)儀，精度0.3mm/km，按一等變形監(jiān)測(cè)精度測(cè)設(shè)，應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用應(yīng)變計(jì)。監(jiān)測(cè)頻率按照設(shè)計(jì)要求監(jiān)測(cè)，異常時(shí)加密監(jiān)測(cè)頻率。

（5）信息管理：對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)處理及時(shí)反饋以指導(dǎo)施工。如監(jiān)測(cè)值超出預(yù)警值，立即匯報(bào)，停止施工，查明原因，制定相應(yīng)措施后方可施工。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和國(guó)家規(guī)范組織施工，成樁質(zhì)量好，基坑支護(hù)牢固；對(duì)頂管機(jī)頭進(jìn)出洞口和在建鐵路路基進(jìn)行了加固，保障了施工進(jìn)程，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)；科學(xué)監(jiān)測(cè)方案，動(dòng)態(tài)信息管理，防止工程事故發(fā)生。

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