復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊新建及接艙施工實(shí)踐

陳 雷

[上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司，上海市 200030]

0 引 言

1958 年我國(guó)第一條綜合管廊建成，到1994 年修建浦東新區(qū)張楊路綜合管廊，標(biāo)志著我我國(guó)地下綜合管廊正式起步。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)綜合管廊需求將超過3 萬km，其中多為新建工程，技術(shù)相當(dāng)成熟，但是目前國(guó)內(nèi)在復(fù)雜環(huán)境下新建管廊以及與現(xiàn)行管廊連通未發(fā)現(xiàn)有系統(tǒng)性的研究和實(shí)踐。本文以夏滌路綜合管廊工程為例，重點(diǎn)闡述該項(xiàng)目的相關(guān)工程實(shí)踐及要點(diǎn)。

1 工程概況

1.1 工程背景介紹

世博管廊建于2009 年，現(xiàn)根據(jù)世博文化公園規(guī)劃要求，將其局部廢除并新建夏滌路綜合管廊，與現(xiàn)行保留段管廊連通，形成新環(huán)路。新建管廊位于新建夏滌路西側(cè)人行道下，為支線型管廊，采用單艙布置，其中接艙段分別為博成路、國(guó)展路，具體如圖1所示。

圖1 綜合管廊地理位置

1.2 基坑基本情況

新建管廊總長(zhǎng)度約為380 m，共劃分為5 個(gè)分區(qū)、17 個(gè)分段，凈寬度為4.90～10.66 m，如圖2 所示，基坑開挖深度3.130～7.616 m，局部集水井落低處挖深9.387 m 及9.341 m?；訃o(hù)形式主要采用SMW 工法樁圍護(hù)以及首道混凝土支撐、第二道鋼支撐。其中新老管廊接艙處均采用φ2 000@1 400 mm MJS 工法樁進(jìn)行基坑止水封閉及加固保護(hù)，樁長(zhǎng)14.3 m，如圖3 所示，接艙段基坑概況見表1。

圖2 綜合管廊平面示意圖

圖3 單艙接雙艙圍護(hù)平剖圖

表1 接艙段基坑概況 單位：m

1.3 主體結(jié)構(gòu)描述

國(guó)展路管廊為雙艙形式，其斷面尺寸為3.5 m×6.0 m，混凝土均采用水下C35P8，結(jié)構(gòu)厚度均為0.3 m，廊頂覆土約2.2 m。

新建管廊采用明挖法施工，標(biāo)準(zhǔn)段斷面外包尺寸為3.3 m×3.8 m，結(jié)構(gòu)混凝土采用水下C35P8，結(jié)構(gòu)厚度0.3～0.5 m，管廊頂覆土為3.0 m。

1.4 工程地質(zhì)條件

該工程場(chǎng)地屬于濱海平原類型，最大開挖深度為9.387 m，深入土層④號(hào)淤泥質(zhì)黏土層，鉆孔灌注樁樁端處于⑤2-2砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土，具體鉆探土層剖面圖如圖4 所示，土體物理力學(xué)性質(zhì)詳見下表2。

表2 地基土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表

圖4 基坑及地質(zhì)剖面示意圖（單位：mm）

1.5 不良地質(zhì)條件及處理

該工程場(chǎng)地內(nèi)遍布結(jié)構(gòu)松散、欠固結(jié)的雜填土以及土質(zhì)軟弱、具有流變、觸變特性的軟土，分布不均，最深達(dá)9.2 m，在樁基施工過程中需埋設(shè)長(zhǎng)護(hù)筒，同時(shí)要嚴(yán)控泥漿指標(biāo)。

原上鋼三廠、世博蘇浙餐館、世博步行橋遺留的基礎(chǔ)、底板、預(yù)制管樁、回填建筑垃圾等地下障礙物，在灌注樁、三軸攪拌樁施工前必須進(jìn)行全線探摸、清障，埋深＜4 m 挖機(jī)鎬頭破碎后清理，地下障礙物埋深＞4 m，本工程采用了全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)多種機(jī)械組合進(jìn)行清除，同時(shí)嚴(yán)把回填質(zhì)量關(guān)，避免樁基施工時(shí)出現(xiàn)二次人為障礙。

1.6 水文地質(zhì)條件

1.6.1 潛水

該工程擬建場(chǎng)地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，其水位動(dòng)態(tài)變化主要受控于大氣降水、地面蒸發(fā)。根據(jù)上海市長(zhǎng)期觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)，低水位埋深取1.5 m，高水位埋深取0.50 m。

1.6.2 承壓水

該工程管廊基坑最大挖深7.616 m，兩處集水井落低處最大挖深分別為9.387 m 和9.041 m。經(jīng)計(jì)算非集水井落低處基坑開挖過程中，無需考慮承壓水突涌影響，而在集水井落低處基坑開挖時(shí)，需提前采取有效措施（管井按需開啟）控制承壓水。

1.7 基坑周邊環(huán)境

本工程場(chǎng)地狹小，全程單側(cè)作業(yè)（借用新建夏滌路，寬度為20 m），且周邊環(huán)境復(fù)雜，新建綜合管廊西側(cè)主要為在建世博文化公園片區(qū)，西南則為規(guī)劃地鐵19 號(hào)線項(xiàng)目大臨及施工現(xiàn)場(chǎng)，東側(cè)為盧浦大橋、軍用（國(guó)際）光纜及規(guī)劃宛平南路隧道，此外，新建管廊需連通現(xiàn)行管廊，詳見表3 和圖1 及圖5。

圖5 綜合管廊斷面示意圖（單位：m）

表3 新建管廊周邊環(huán)境

2 基坑施工控制

2.1 接艙處止水處理

該工程采用MJS 工法對(duì)原管廊進(jìn)行加固保護(hù)及接艙施工時(shí)的止水處理，其直徑取2 000 mm，采用42.5 普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比宜為1∶1，水泥摻量取40%，單方水泥用量取720 kg。MJS 正式施工前須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試成樁試驗(yàn)，確定施工參數(shù)（見表4）和施工步驟。同時(shí)為避免破壞原管廊結(jié)構(gòu)，須開樣溝準(zhǔn)確定樁位，按照試驗(yàn)參數(shù)嚴(yán)控施工質(zhì)量[1]。

表4 MJ S 施工控制參數(shù)

2.2 降水施工

由于本工程基坑內(nèi)進(jìn)行了抽條及部分坑底滿堂加固處理，深化降水方案采用井點(diǎn)降水，按單井有效疏干面積200 m2布置（φ273 mm 鋼管，間距≤15 m，盡量避開加固區(qū)），共計(jì)布置24 口。新老管廊接艙處，坑底平臺(tái)各設(shè)置環(huán)形輕型井點(diǎn)一套（φ48 mm 鋼管，間距≤1.5 m），經(jīng)驗(yàn)算在基坑開挖階段,降水方案滿足基坑土方開挖要求。

2.3 基坑開挖施工控制

上海地區(qū)軟土的特性應(yīng)用“時(shí)空效應(yīng)”理論，嚴(yán)格遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，實(shí)行分區(qū)、分段、分層、對(duì)稱限時(shí)開挖，并及時(shí)支撐、及時(shí)施做底板，縮短基坑無支撐暴露時(shí)間。

3 接艙施工

既有管廊開洞前，征詢所涉及產(chǎn)權(quán)單位及原管廊設(shè)計(jì)單位意見，編制了接艙專項(xiàng)施工方案，其中包括既有結(jié)構(gòu)、管線（上水、超高壓、高壓、信息等）保護(hù)措施，接艙作業(yè)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等，具體如圖6 至圖10所示。經(jīng)專家論證后，上報(bào)相應(yīng)產(chǎn)權(quán)單位審批通過后方進(jìn)行接艙作業(yè)。

圖6 單艙接雙艙頂板平面圖（單位：mm）

圖7 單艙接雙艙中板平面圖（單位：mm）

圖8 單艙接雙艙底板平面圖（單位：mm）

圖9 單艙接雙艙節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（開洞）剖面圖（單位：mm）

圖10 單艙接雙艙節(jié)點(diǎn)細(xì)部構(gòu)造（開洞、利用）示意圖（單位：mm）

3.1 保護(hù)措施

3.1.1 既有管廊保護(hù)

既有管廊頂卸土完成后，于管廊拆除作業(yè)施工前，需對(duì)管廊頂板施以支撐保護(hù)，支撐保護(hù)體系選用扣件式鋼管排架（采用φ48×3.25 mm 鋼管）。

3.1.2 管線保護(hù)

針對(duì)國(guó)展路綜合艙兩側(cè)管線，由于上方頂板需進(jìn)行局部切除，為防止切除施工中碎屑掉落損壞下方高壓電力管線、信息光纜，應(yīng)權(quán)屬單位要求，需采取隔離措施，如圖11 所示。

圖11 隔板保護(hù)剖面示意圖（單位：mm）

3.1.3 既有管廊內(nèi)管線保護(hù)區(qū)與作業(yè)區(qū)域隔離

采用120 mm 厚磚墻隔離（磚墻由廊內(nèi)底板面砌筑至頂板），防止管廊鑿除施工中部分材料、工具飛濺損壞廊內(nèi)管線。

3.2 切割作業(yè)

3.2.1 設(shè)備選型、分塊切割及吊裝

綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理選擇機(jī)具組合。本次拆除作業(yè)設(shè)備選擇見表5，吊裝設(shè)備選擇QY25K 型汽車吊，按最不利切割工況驗(yàn)算：1×2.1×0.3×2.5=1.575 t＜5 t（鋼筋混凝土密度取2.5 t/m3），符合起重要求。

表5 切割方案比選

3.2.2 靜力切割

管廊拆除方案優(yōu)選（見表5）采用靜力切割工藝[2]，具體切割部位如圖12 所示，其施工流程為：定位、放線→鉆工藝孔（起吊孔）→切割→混凝塊起吊→清運(yùn)到指定地點(diǎn)。切割設(shè)備明細(xì)見表6。

圖12 單艙接雙艙開洞平、剖面示意圖（單位：mm）

表6 切割工藝設(shè)備表

3.3 細(xì)部構(gòu)造

舊混凝土面鑿毛清洗處理，保證新舊混凝土黏結(jié)效果，新老結(jié)構(gòu)鋼筋連接采用植筋處理；如圖13所示，防水措施除主體結(jié)構(gòu)采用構(gòu)造防水外[3]、還采用抗?jié)B混凝土，并采用遇水膨脹止水膠、預(yù)埋注漿管、外包防水卷材三道工藝，多道保險(xiǎn)。

圖13 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)示意圖

3.4 施工監(jiān)測(cè)

3.4.1 基坑監(jiān)測(cè)

該工程基坑監(jiān)測(cè)歷時(shí)257 d，累計(jì)布設(shè)各類監(jiān)測(cè)點(diǎn)位271 處（如圖14 所示）?；娱_挖階段變形占總變形的90%以上，底板澆筑完成后，墻體變形趨于收斂。由于單邊作業(yè)，挖機(jī)、大型機(jī)械、土方運(yùn)輸車輛集中在基坑?xùn)|側(cè)，導(dǎo)致這一側(cè)變形整體比西側(cè)略大。單根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，變形數(shù)值均在允許范圍內(nèi)。本文節(jié)選圍護(hù)體深層側(cè)向水平位移（測(cè)斜）、盧浦大橋立柱沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如圖15 和圖16 所示。

圖14 基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置示意圖（節(jié)選）

圖15 圍護(hù)測(cè)斜變形曲線圖（節(jié)選）

圖16 監(jiān)盧浦大橋立柱垂直位移變化曲線圖（節(jié)選）

3.4.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

在接艙施工階段，為確保原管廊及廊內(nèi)管線的安全運(yùn)營(yíng)，同時(shí)應(yīng)產(chǎn)權(quán)單位要求，在國(guó)展路原管廊側(cè)墻安裝7 個(gè)自動(dòng)化靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行24 h 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，快速、準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、反饋[4]，數(shù)據(jù)也可通過PC 端或移動(dòng)APP 實(shí)時(shí)共享。同時(shí)布設(shè)16 個(gè)人工沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)復(fù)核，歷時(shí)60 d（完成施工覆土后1個(gè)月變形收斂為止）具體監(jiān)測(cè)布點(diǎn)如圖17 所示。

圖17 原管廊監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置圖（節(jié)選）

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：管廊結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測(cè)、管廊內(nèi)超高壓電力管線豎向位移監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻率默認(rèn)為1 次/h。設(shè)定報(bào)警值見表7，變形曲線匯總見圖18、圖19。

圖18 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)變化曲線圖（節(jié)選）

圖19 人工監(jiān)測(cè)變化曲線圖（節(jié)選）

表7 監(jiān)測(cè)報(bào)警值一覽表

根據(jù)自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，接艙部位沉降最大約-1 mm，整體差異沉降較小，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與人工比對(duì)一致。同時(shí)接艙部位采用靜力切割施工，對(duì)周邊環(huán)境和既有管廊設(shè)施影響較小。

4 結(jié) 語

基于復(fù)雜環(huán)境下綜合管廊新建及接艙施工實(shí)踐，該工程攻克了許多難題，譬如場(chǎng)地狹小、遍布地下障礙物，從工程開工至主體結(jié)構(gòu)完工后立即移交夏滌路道路工程施工道路，全程單側(cè)作業(yè)。對(duì)于地下障礙物清除選擇多種適應(yīng)型機(jī)械組合，快速、有效地完成了清障工作。SMW 工法在施工期間采取一系列加固、保護(hù)措施，全程重點(diǎn)監(jiān)測(cè)重要光纜、盧浦大橋橋墩等建（構(gòu)）筑物，直至工程完工，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目變形結(jié)果均滿足相關(guān)要求。同時(shí)針對(duì)接艙施工工藝復(fù)雜、質(zhì)量要求高等難題，在接艙前，通過征詢?cè)芾仍O(shè)計(jì)單位、各產(chǎn)權(quán)單位、接管單位意見及建議，編制專項(xiàng)施工方案，經(jīng)專家論證報(bào)各產(chǎn)權(quán)單位審批后嚴(yán)格執(zhí)行專項(xiàng)方案，合理組織施工，順利完成了接艙作業(yè)，現(xiàn)行管廊運(yùn)行平穩(wěn)，未出現(xiàn)沉降報(bào)警。

同時(shí)在“規(guī)劃先行、適度超前、因地制宜、統(tǒng)籌兼顧”的原則下，超前規(guī)劃能夠很大程度的避免接艙作業(yè)。針對(duì)該項(xiàng)目，接艙作業(yè)中的新老結(jié)構(gòu)處理、質(zhì)量控制是重點(diǎn)，除混凝土自防水外，多道防水措施仍有改善的空間，也是努力的方向。接艙作業(yè)也應(yīng)遵循“滿足功能需要，對(duì)原有管廊不動(dòng)或少動(dòng)”的原則選擇最優(yōu)的接艙方案。