地下既有管线及混凝土包裹支撑保护工程施工工艺浅析

地下既有管线及混凝土包裹支撑保护工程施工工艺浅析

姚宗烈1宁凯谋2

1中交第一航务工程局有限公司天津300461

2中交一航局第二工程有限公司山东青岛266071

摘要：本文结合朱拜勒海水冷却地下既有管线及混凝土包裹支撑保护工程施工，介绍了地下既有管线及混凝土包裹支撑保护施工工艺的研究与应用，对类似既有设施支撑保护工程将起到一定的借鉴意义。

Abstract:Thisarticlehadintroducedtheresearchandapplicationofsupportingandprotectiontechniqueofundergroundexistingpipelineandconcreteductbank,combinationwiththesupportingandprotectionconstructionofundergroundexistingpipelineandconcreteductbankofSeaWaterCoolingProject，inJubail,SaudiArabia.Andthistechniqueandexperiencecouldprovidesomeguidelinesandreferencesinsimilarprojectsofexistingfacilitiessupportingandprotection.

关键词：地下；既有管线及混凝土包裹；支撑保护；工艺

Keywords:underground;existingpipelineandconcreteductbank;supportingandprotection;processingtechnique

0引言

本文所述的既有管线及混凝土包裹支撑保护是指在大开挖施工时，对存在的地下既有设施无法进行破坏重建，必须采取切实可行的支撑保护措施，防止在大开挖过程中造成既有管线及混凝土包裹的损坏。朱拜勒海水冷却项目大直径管线开挖过程中存在七处地下混凝土包裹、一处直埋电缆，均无法进行破坏重建，需要在开挖前对其进行支撑保护。既有管线及混凝土包裹支撑保护的施工工艺比较多，本文主要介绍利用型钢、钢管桩作为桩基，以型钢作为梁，以钢丝绳辅助吊拉的施工工艺对既有管线及混凝土包裹进行支撑保护。该工艺的成功实施，为项目后续的开挖及既有设施底下的安装作业打下了坚实基础。

1工程概况

1.1工程简介

海水冷却项目位于沙特朱拜勒工业城区域，项目设计施工全部采用欧美规范和标准，项目涵盖海水冷却管道安装、泵站、阀室、房建、道路及消防系统、饮用水系统、污水系统、工业废水系统、供电系统及通讯系统等配套设施。其中海水冷却管线安装总计10317延米，需开挖方量70万立方，项目启动前期已探明管线开挖沿途存在7处地下水管及电缆的混凝土包裹、1处直埋电缆共计8处既有设施横跨于待安装的管线之上，对管沟开挖回填和管道安装带来了很大的困难。由于管沟开挖最宽处达42m，为保证这些既有电缆和给排水管的安全，必须在管沟开挖前对其进行临时支撑，对其做好保护的同时，为管沟开挖及管道安装创造安全的作业环境。项目存在的地下既有管线及混凝土包裹分别所属不同的业主，均已处于正常使用状态，详见图1.1-1既有管线及混凝土包裹平面位置图。

1.3周边环境

工程项目所在地南临朱拜勒工业城项目，本项目设计目的即是向该工业城输送冷却的海水，本项目存在的地下既有管线及混凝土包裹也是为该工业城服务，工业城项目涉及多家业主，既有管线及混凝土包裹支撑保护施工过程中需要协调的关系十分复杂。

2工艺技术研究内容

2.1工艺原理

既有管线及混凝土包裹支撑保护工程施工工艺原理是以型钢、钢管桩作为桩基，以型钢作为梁，以钢丝绳/槽钢辅助吊拉。通过计算桩基的承载力，与桩基需要承受的压力相比较，判断出承载力是否满足条件；通过计算梁所需要承受的抗弯、抗剪力来选择梁的具体型号及吊拉方案。

根据桩基的承载力与桩基需要承受的压力比较，判断出承载力是否满足条件，从而设置支撑桩数量及间距等相应参数。另外，通过计算横梁所需要承受的抗弯、抗剪力来选择横梁的参数及吊拉材料参数。

2.3既有管线及混凝土包裹支撑保护施工工艺流程

既有管线及混凝土包裹支撑保护施工主要包括现场勘察、准备作业平台、支撑结构计算、测量定位、打桩、桩头处理、横梁焊接、钢丝绳/型钢吊拉、试开挖至既有设施底部暴露、机械开挖、型钢拆除及底部回填，主要工艺流程如图2.3-1所示。

2.4材料设备选型

H型钢及钢管的抗弯性能比较好，是比较理想的桩基材料，现结合海水冷却项目的施工经验，将材料设备选型汇总如下，供类似工程项目参考。

打桩履带吊就位，用主钩吊起振动锤，副钩吊起钢桩，调整振动锤的高度以及位置，锤头加紧钢桩，完成与钢桩的对接。当钢桩垂直地面且测量控制就位后开启振动锤，待钢桩无法打入为止，以此逐次完成其他钢桩的打桩施工。打桩时要控制好钢桩的准入度，允许偏差为1/3桩径或边长[2]，防止桩基打偏后无法进行纵横梁安装。

2.5.2纵横梁安装

纵横梁安装施工主要有两种工艺，一种是以钢丝绳/钢筋吊拉工艺，一种是以型钢作为支撑梁在既有管线及混凝土包裹低部支撑工艺，这两种施工工艺的优缺点对比如下：

图2.5.3-1既有管线及混凝土包裹沉降观测数据散点图

2.5.4既有管线及混凝土包裹底部回填施工

待既有管线及混凝土包裹底部作业完成后，须对既有管线及混凝土包裹进行原貌恢复，常规回填无法使既有管线及混凝土包裹底部密实，因此要特别关注底部的回填施工。通常在回填距既有管线及混凝土包裹底部30公分左右，平板夯就无法深入到既有管线及混凝土包裹内部进行夯实，此30公分的回填考虑以人工捣实及灌浆方式进行，以确保既有管线及混凝土包裹底部的密实，防止支撑拆除后导致既有管线及混凝土包裹沉降断裂。

2.6既有管线及混凝土包裹支撑保护施工注意事项

（1）施工平台准备过程中要确保现有地面标高能满足打桩需要，防止出现钢桩完全打入地面以后仍不能满足埋深要求的情况。

（2）打桩开始之前应对钢桩端头做加固处理，防止振动锤将钢桩端头破坏。在打桩过程中要保持钢桩与地面垂直，同时使履带吊的起吊高度随振动锤下降，确保履带吊与振动锤的下降速度一致。

（3）横梁对应的支撑桩要控制在一条直线上，如出现较大偏差，后续的横梁将无法安装。

（4）切割钢丝绳时，要使钢丝绳的头熔聚在一起，同时钢丝绳每个端头的长度要预留至少150mm。一旦发现钢丝绳在吊装过程中松动，要及时增加新的钢丝绳，然后将松动的钢丝绳撤掉。

（5）在开挖支撑点时，尽可能不要挖的太深，防止边坡坍塌导致既有管线及混凝土包裹底部暴露过大，而产生沉降破坏。

（6）将每天观测的沉降值进行汇总分析，若发现沉降量较大，应立即探究原因并采取修复措施。

3结论

地下既有管线及混凝土包裹支撑保护施工一直是整个项目施工过程中的重点及难点，该项目八处地下既有管线及混凝土包裹支撑施工结束后均完好的恢复至原貌，得到了沙特皇家管理委员会业主的赞许。该工艺在海水冷却项目上的成功实施，为项目大直径管线安装节点的顺利完成打下了坚实的基础。同时，该工艺也为其他类似地下设施支撑保护工程施工提供了重要借鉴。

参考文献：

[1]江正荣，建筑施工计算手册．北京:中国建筑工业出版社，2007.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部，建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002．北京：中国标准出版社，2002.