地铁车站临近高压线钻孔咬合桩施工技术

地铁车站临近高压线钻孔咬合桩施工技术地铁车站临近高压线钻孔咬合桩施工技术陈伟(南京市地下铁道总公司南京210002)摘要本文结合清水亭西路站围护结构钻孔咬合桩（荤桩）钢筋笼分段接长施工实践，分析高压线近旁地铁基坑围护结构施工中所遇到的技术问题，提供相关应对措施及其应用实践。以期对今后类似工程提供一些有参考。关键词地铁车站高压线围护桩基坑应对措施800mm×800mm砼撑，其余均为Φ609×16钢管支撑。1工程概况南京地铁三号线清水亭西路站位于南京江宁开发区清水亭西路与长亭路交叉路口西侧，沿清水亭西路东西向布置。车站有效站台中心里程为K38+723.954，设计分界里程为K38+515.654至K38+800.504，车站为10.5m标准岛式站台地下两层双跨（局部三跨）矩形框架结构，现状车站总长286.25m（含折返线），标准段宽19.6m，底板埋深16.7m；端头井段宽23.6m,底板埋深18.0m。车站覆土厚度约3.7m，局部2.8m。车站共设3个出入口、2个疏散通道和2组风亭，其中一号出入口预留。车站东西两端接盾构区间，均为盾构始发井。车站北侧为凌云股份、南京日恒物流设备有限公司、新星德尔塔电子有限公司等单层房屋，南侧为颐和南园小区11～22层高层住宅，均距离车站较远（距主体结构水平净距大于30m）。车站北侧220KV高压塔（基础14m×14m）距车站水平距离约11.69m；车站东端220KV高压塔（基础14m×14m）距车站水平距离约40.07m；架空220KV高压电缆位于北侧1号出入口及1号风道上方，悬高约15.4m。沿清水亭西路DN500污水管（埋深4.6m）和DN800雨水管（埋深3.6m）纵穿车站，已改移。本站采用明挖顺作法施工，车站围护结构采用Φ1000@800的套筒咬合桩（一荤一素）加内支撑的结构体系，围护桩桩型分为三种：Z1(标准段)荤桩长度28.94m+止水桩长度2.0m；Z2(标准段)荤桩长度28.94m+止水桩长度4m，Z3（端头井）荤桩长度32.94m。水平内支撑体系是：断面尺寸1000mm×1000mm的桩顶钢筋混凝土冠梁，基坑标准段采用1道砼支撑+3道钢支撑+1道钢倒撑，端头井段采用1道砼支撑+4道钢支撑+1道倒撑。其中首道支撑均为1图1是清水亭西路站站位和高压线走向相对位置卫星图示。图1清水亭西路站站位和高压线走向相对位置卫星图示2风险分析从清水亭西路站现状知，本工程施工过程中来自于环境跟高压线有关的工程风险主要是车站主体北侧西端临近220KV高压塔，车站主体东端临近220KV高压塔，1号风道东端临近220KV高压塔，以及沿车站方向围护桩施工、东西端盾构始发井扩大端端头加固施工、基坑开挖及沿线吊装中涉及到的安全风险。由图1所示，220KV高压线走向与所处站位斜交，东端头距离最近，西端头距离最远，从东往西发散延伸。现场丈量得知，围护结构钻孔咬合桩外缘在东端距离高压线水平最小距离小于6m，此段高压线距离地面最小距离18.40m。根据JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》4.1.4规定：在外电架空线路附近吊装时，起重机的任何部位或被吊物边缘在最大偏斜时与架空线路边线的最小安全距离应符合表4.1.4规定，即表1起重机与架空线路边线的最小安全距地铁车站临近高压线钻孔桩施工技术离。电压KV对高压塔基础进行整体浇筑处理，形成一块9m×9m矩形，约600mm高的C30整板混凝土基础。有效地<1103.02.0354.03.51105.04.02206.06.03307.07.05008.58.5安全距离m加强了其稳定性，施工过程中还在基础的各个角布设监测点，作为基坑开挖施工过程的变形控制依据。沿垂直方向沿水平方向1.51.53.2围护结构钻孔咬合桩施工应对本工程围护结构采用的是Φ1000@800荤素交替的钻孔咬合桩施工工艺，整个车站围护桩共计荤桩396根，素桩396根。其中荤桩涉及三种长度的钢筋笼，Z1A类荤桩钢筋笼长31.94m，Z2A类荤桩钢筋笼长33.94m，Z3A类钢筋笼长33.94m。现场全套管式钻孔咬合桩套管为4节，主要尺寸是8.4m2节，8.6m1节，10.6m1节，合计长度为36m。对清水亭西路站围护结构与高压线水平和竖向最短距离测量分析得知，车站东端北侧临近高压线位置有72根桩在施工时，按现有设备吊装无法满足表1要求的水平和竖直安全距离均应大于6m的要求。具体分析如下：表1起重机与架空线路边线的最小安全距离由表1知满足本工程安全施工的最小距离为水平向和竖直向均为6m，而在施工过程中，若遭遇特殊季节比如梅雨期空气潮湿或者雾霾天气，还应有一定的安全余量的考虑。3防护措施分析针对高压线下施工存在的安全风险，由前叙述本文拟分别从1高压塔的安全应对，2围护桩钻孔咬合桩施工应对，3端头加固安全应对，4基坑开挖吊装应对等几个方面来较为详细的分析本工程的安全防护措施，提供所采用的解决方案。其中高压塔的应对和前文提到的1号风道的处理，实质上是一个问题，文中将其合并论述，不再单列赘述。3.2.1现场情况通过测量知，围护桩钻孔咬合桩在395#桩位～466#桩位之间，距离最外侧高压线的水平距离和距离最低端高压线的竖直距离均小于6.0m，换句话说就是在此位置设备能够按常规操作的最小距离已经不满足安全要求。图2高压线横断面与钻孔咬合桩横纵线相对位置图。高压线影响线（边界）3.1高压塔的安全应对清水亭西路站沿线220KV高压线涉及到的高压塔有2座，一座是位于桩号K38+571～K38+579即车站主体北侧西端，该高压塔底部尺寸9m×9m，单个基础平面尺寸3m×3m，埋深约2m，主体结构与此塔水平净距约12.7m。另一座桩位K38+823，高压塔底部尺寸14m×14m，单个基础平面尺寸3m×3m，埋深约2m，位于车站东端，主体结构与此塔水平净距约41m。其中1号风道位于距离东端高压塔一端，两者的处理思路即合二为一。对此，针对设计文件并结合现场实际，现场采用的应对措施为：在高压塔临近基坑的一侧打设19根Φ800的钻孔灌注桩，作为隔离保护桩。其中15根与基坑走向平行，另外再在两端各打2根，形成“┗┙”形状的保护墙，桩顶加设一道冠梁，进行压顶。有效地增大了高压塔基础的刚度从而达到了约束变形的能力。同时在施工时对该范围基坑及高压塔基础加强监测，必要时增加支撑或对钢支撑复加预应力以控制基坑变形。在19根隔离保护桩施工过程中，因为地下废弃管道影响，15根桩的位置有一根无法打下去，左侧转拐处有一根也无法打入，最后采取保护桩施工完成后2＜6m高压线断面范围设备工作边距离竖向高差＜6m高压线影响线（底端）南钻孔咬合桩图2高压线横断面与钻孔咬合桩横纵线相对位置图由此，对此段全套管钻孔咬合桩围护结构施工必须采取相应技术措施，保证设备在下套管、冲抓、安放钢筋笼、下导管以及混凝土浇筑过程的安全。3.2.2计算分析由上述相对距离数据，在水平方向和竖直方向安地铁车站临近高压线钻孔桩施工技术全施工的限制条件包括三点：1桩机或吊机安全活动范围不能超出导墙外边内侧；2安全极限高度即设备所能升高的最高高度为地面以上不超过17m；3符合此要求的桩位为全套管钻孔咬合桩395#～466#，共计72根桩，其中荤桩36根，素桩36根，所需钢筋笼长度均为33.69m。平面分布位置为车站东端北侧，见图3清水亭西路站钻孔咬合桩分节施工平面桩位图。始发井，其可靠的端头加固具有重要意义。清水亭西路站西端始发端洞底为③-1b1-2可-硬塑粉质粘土和③-2b2-3可-软塑粉质粘土，洞身为②-2b4流塑淤泥质粉质粘土和③-1b1-2可-硬塑粉质粘土，洞顶为②-2b4流塑淤泥质粉质粘土。东端头始发端洞底为②-2b4流塑淤泥质粉质粘土和③-1b1-2可-硬塑粉质粘土，洞身为②-2b4流塑淤泥质粉质粘土，洞顶为②-2b4流塑淤泥质粉质粘土。本工程勘察期间通过干钻测得地下水初见水位埋深0.5～1.5m，地下水静止水位为0.5～3.9m，地下水无稳定的统一水位，随地势起伏。年水位变化幅度约0.5～0.8m，地势低洼处常年最高水位接近地表。弱承压水层○3-4e含砾粉砂质粘土混合土层埋深28～33m，位于基坑底以下11m左右，侧向径流补给、排泄，承压水头埋深3～4m。为此，清水亭西路站西端头最初的加固方案是三图3清水亭西路站钻孔咬合桩分节施工平面桩位图轴搅拌桩结合高压旋喷桩的加固方式，后经现场三轴试搅拌发现，此位置地质结构与勘探报告有一定出入，较难进行搅拌，再考虑三轴搅拌机临近高压线旁施工稳定性带来的诸多安全风险的情况下，最后进过专家论证后将方案调整为全部采用高压旋喷桩施工，有效地控制了安全风险，顺利地完成了施工。3.2.3应对措施为有效控制施工安全风险，本工程采取如下施工应对措施解决此安全问题：第一、在确定进入本危险区域施工之前，将作用的全套管钻孔咬合桩桩机和吊机大臂进行重新组装，分别拆除一节大臂，使得拆除后的桩机从地面起算高度实际变位16.67m，吊机大臂降低后还加设挡板，并直接将大臂加设可靠接地装置。第二、为保证钢筋笼吊装安全，将33.69m的钢筋笼采取分成三节制作，在进行分节吊装、焊接的办法。具体的分节实施见表2钻孔咬合桩钢筋笼分节表。分节项目分节总长1#主筋长2#主筋长3#主筋长接头设置搭接长第一节1212128.4第一节与第二节3.4基坑开挖吊装应对基坑开挖安全风险，就清水亭西路站来说，涉及高压线旁的吊装风险是重要的风险源，与此有关的安全应对措施，我们总结有如下几点：第一、根据设计图纸的要求，沿高压线搭设竹排等限高措施，有效的将施工区域和高压线的危险范围隔离开来。第二、在高压线沿线满足一定安全要求的范围内吊装，经过验算引进满足吊装要求的吊机设备。认真核算起吊物重量、臂长、起吊夹脚之间的关系，保证起吊最大角度时，最高和最远臂长满足高压线旁起重机的安全距离。第三、加强现场吊装的监理。要求承包商现场吊装，方案先行。认真复核承包商安全施工方案与强制性国家标准的吻合性，检查其安全吊装测量和计算数据的可靠性。第四、检查吊装相关人员的持证上岗情况，设备操作人员、丝索和钢丝绳穿绑人员必须持有合格的上岗证件。并经过承包商“三级教育”和具体的岗位教育后方能上岗作业。3单位：m第二节129.89.8121.1第三节12129.854.8第二节与第三节1.1表2钻孔咬合桩钢筋笼分节表其中，搭接部位的箍筋进行预留，节与节之间的连接方式为绑扎加搭接焊。3.3端头加固安全应对清水亭西路站东西两端的端头井，同时作为盾构地铁车站临近高压线钻孔桩施工技术第五、吊装操作过程中，加强专职安全人员的巡视检查。重视过程操作中的不当行为，加强对天气等环境因素的跟踪等，使整个吊装过程在安全、可控的状态下实施，是工程相关方在有序的情况下推进基坑开挖的施工工作。4结语地铁车站一般处在市区交通繁忙的干道下或道路一侧，周边建筑密集，施工状况复杂，不可控的因素众多，这些都给地铁车站土建工程监理带来了非常大的挑战。本文正是出于对地铁车站近旁高压线施工的安全风险控制实践，从技术的角度来解决安全问题，做一些有益的总结。参考文献[1]JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》[2]JGJ160-2008《施工现场机械设备检查技术规程》[3]GB50157―2003地铁设计规范[S]．北京：中国计划出社,2003[4]江苏南京地质工程勘察院．南京地铁三号线XK04标清水亭西路站岩土工程详细勘察报告．南京，2011[5]南京地下铁道有限责任公司2011版《安全、质量管理办法汇编》4