世博會(huì)園區(qū)綜合管溝溝槽支護(hù)體系設(shè)計(jì)及施工

王 輝

（上海市建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督總站，上海200023）

1 工程概況

上海世博會(huì)園區(qū)位于上海城區(qū)黃浦江兩岸的河曲部分，地處上海市中心，橫跨黃浦江，分為浦東和浦西兩個(gè)部分。

所施工的綜合管溝位于世博會(huì)園區(qū)浦東部分的沂林路、南環(huán)路、北環(huán)路，在南環(huán)路西端與Ⅱ標(biāo)相接，整個(gè)走向呈反C字型。南環(huán)路長(zhǎng)度984.3 m，北環(huán)路長(zhǎng)度742.3 m，沂林路約280 m，總長(zhǎng)度約2006 m。其平面布置見圖1所示。

綜合管溝標(biāo)準(zhǔn)斷面為矩形，共有標(biāo)準(zhǔn)段和非標(biāo)準(zhǔn)段兩種類型，標(biāo)準(zhǔn)段分為：?jiǎn)蝹}標(biāo)準(zhǔn)段、雙倉標(biāo)準(zhǔn)段；非標(biāo)準(zhǔn)段分為：引出段、轉(zhuǎn)角段、通風(fēng)口、投料口；另外有電力工井等附屬構(gòu)筑物。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)段情況

北環(huán)路、沂林路、南環(huán)路（濱洲路-沂林路）為單倉形式，倉身寬度3.3 m，倉內(nèi)寬度2.7 m，倉身高度3.8 m，倉內(nèi)高度3.2 m。溝槽深度6.1 m（至墊層底標(biāo)高）。

南環(huán)路（上南路-濱洲路）為雙倉形式，倉身寬度6.0 m，北倉內(nèi)寬度2.7 m，南倉內(nèi)寬度2.45 m，倉身高度3.5 m，倉內(nèi)高度2.9 m，中間隔墻厚度0.25 m。溝槽深度5.8 m（至墊層底標(biāo)高）。

1.2 非標(biāo)準(zhǔn)段情況

由于該工程綜合管溝整個(gè)走向呈反C字型，存在北環(huán)路-沂林路、沂林路-南環(huán)路兩處轉(zhuǎn)角段，轉(zhuǎn)角段溝槽深度12 m。為了管線的接入接出，綜合管溝還設(shè)有引出段共32處，共分8種類型，寬度16.8 m～22.8 m不等，局部集水井深度10 m?？紤]到通風(fēng)和管溝傳送的需要，該工程還設(shè)計(jì)了通風(fēng)口、投料口21處，均勻分布，通風(fēng)口與投料口結(jié)構(gòu)頂部與人行道頂面標(biāo)高一致，給基坑支撐造成一定的困難。

2 支護(hù)體系的設(shè)計(jì)

2.1 地下水情況

（1）地下潛水埋深為0.20～1.85 m，其相應(yīng)標(biāo)高為4.32 m～2.56 m。

（2）擬建場(chǎng)地臨近黃浦江和白蓮涇，考慮淺部江灘土（粉土）發(fā)育，因此場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)潛水與地表水有一定的水力聯(lián)系，在進(jìn)行降水工程時(shí)，考慮到地表水的補(bǔ)給作用。

（3）微承壓水及承壓水水頭埋深一般約為地面以下3～11 m，隨季節(jié)呈周期性變化。

2.2 土質(zhì)情況

該工程范圍內(nèi)地層組成詳見表1所列。

表1 土層組成表

2.3 溝槽支護(hù)體系的組成

該工程管溝施工將根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)采取主要板樁圍護(hù)支撐施工方案。圍護(hù)方案的板樁長(zhǎng)度根據(jù)管溝埋設(shè)深度取12 m和15 m兩種規(guī)格的拉森鋼板樁。

（1）對(duì)于單倉標(biāo)準(zhǔn)段及埋深6 m以內(nèi)的特殊段，采用12 m拉森鋼板樁，支撐采用400×400×21×13H型鋼，橫向每道支撐間距3.5 m。頭道支撐與管溝頂板之間距離為0.3 m，第二道支撐距離溝槽底部1.4 m。

（2）對(duì)于雙倉標(biāo)準(zhǔn)段，采用12 m拉森鋼板樁，支撐采用Ф609×16鋼管，橫向每道支撐間距4 m。頭道支撐與管溝頂板之間距離為0.3 m，第二道支撐距離溝槽底部1.4 m（見圖2）。

（3）埋深超過6 m的特殊段，選用15 m的拉森鋼板樁，支撐采用Ф609×16鋼管，橫向每道支撐間距為4 m，溝槽兩側(cè)采用噴射井點(diǎn)降水措施。

（4）圍檁均為400×400×21×13H型鋼圍檁。圍檁接頭用鋼板雙面滿焊接處理，所有支撐必須保持垂直圍檁安裝，連接部分全部滿焊處理，豎向焊縫不得小于12 mm。牛腿采用15 mm鋼板，間距3 m，并滿足支撐H型鋼的寬度。地面吊裝圍檁至安裝點(diǎn)。

（5）溝槽兩側(cè)及溝槽中線打設(shè)輕型井點(diǎn)，井點(diǎn)間距1.2 m，溝槽內(nèi)的井點(diǎn)在挖土前拔除。

上述溝槽支護(hù)體系在同濟(jì)啟明星深基坑計(jì)算軟件計(jì)算下通過。

3 溝槽支護(hù)及開挖情況

該工程選用拉森鋼板樁長(zhǎng)度為12 m、15 m，鋼板樁用升降機(jī)就位后采用履帶式液壓挖土機(jī)KATO-1250帶VH-2000的液壓振錘的錘機(jī)施打，施打前一定要熟悉地下管線、構(gòu)筑物的情況，認(rèn)真放出準(zhǔn)確的支護(hù)樁中線。

裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過多，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運(yùn)方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運(yùn)常用專用的吊具。

鋼板樁采用履帶式挖土機(jī)（帶震動(dòng)錘機(jī)）施打，施打前了解清楚地下管線、構(gòu)筑物的情況，認(rèn)真放出準(zhǔn)確的支護(hù)樁中線。打樁前，對(duì)鋼板樁逐根檢查，剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴(yán)重的鋼板樁，不合格者待修整后才可使用。打樁前，在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入拔出。在插打過程中隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，拔起重打。

基坑挖土采用人機(jī)相結(jié)合的辦法，采用的機(jī)械有1 m3反斗挖掘機(jī)及18 m加長(zhǎng)臂挖機(jī)（可一次開挖15 m深的溝槽）。

標(biāo)準(zhǔn)段分二次澆筑。第一次澆筑底板基礎(chǔ)及底板以上40 cm的側(cè)墻，第二次澆筑側(cè)墻和頂板；特殊段分三次澆筑，第一次同標(biāo)準(zhǔn)段，第二次澆筑至相鄰標(biāo)準(zhǔn)段頂板高度，第三次澆筑余下部分至設(shè)計(jì)要求高度。

按照初步設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，該工程單倉標(biāo)準(zhǔn)段溝槽支撐為400×400×21×13H型鋼，水平間距3.5 m，雙倉標(biāo)準(zhǔn)段及埋深超過6 m的特殊段考慮到溝槽寬度采用609鋼管橫向支撐，水平間距4 m，豎向設(shè)置二至三道支撐。原則上，當(dāng)換撐混凝土（側(cè)墻與鋼板樁之間，澆筑至從墊層面向上厚度30 cm）達(dá)到100%強(qiáng)度后進(jìn)行第二道支撐的拆除，第一道支撐等頂板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度后予以拆除。支撐時(shí)做到隨挖隨撐，二道支撐均可采用15 mm厚鋼板牛腿（間距3 m）加固措施，以防支撐走動(dòng)。

為了減少挖土?xí)r基坑圍護(hù)變形及周圍地層的沉降，根據(jù)基坑工程的時(shí)空效應(yīng)規(guī)律，基坑開挖過程中按照限定長(zhǎng)度分段開挖。原則上開挖長(zhǎng)度不大于基坑深度，挖出來的土及時(shí)進(jìn)行外運(yùn)，以限制坑頂周圍堆土引起地面超載。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格限制挖土?xí)r間，以防開挖土體暴露時(shí)間過長(zhǎng)。當(dāng)挖土到支撐標(biāo)高后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行支撐架設(shè)，同時(shí)嚴(yán)禁進(jìn)行超挖。在進(jìn)行第三層土方（即第二道支撐下土層）開挖中，當(dāng)挖至設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高以上20 cm時(shí)，余下土方需用人工開挖修正。

4 部分特殊溝槽的處理

該工程包括轉(zhuǎn)角段最深達(dá)12 m的溝槽、距離一處五層建筑僅1.5 m的綜合管溝（南環(huán)路K2+965.2位置引出段六）的特殊溝槽，施工中對(duì)其進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)并進(jìn)行了重點(diǎn)監(jiān)控。

4.1 轉(zhuǎn)角段溝槽支護(hù)設(shè)計(jì)

兩個(gè)轉(zhuǎn)角段的溝槽由于深度達(dá)到12 m，全部采用Ф850SMW工法樁進(jìn)行圍護(hù)，樁長(zhǎng)18 m，基底4 m范圍內(nèi)采用壓密注漿的辦法進(jìn)行止水（見圖 3）。

開挖至標(biāo)高+0.0 m，在標(biāo)高+0.5 m處架設(shè)400×400×13×21H型鋼圍檁和相同材料的型鋼支撐，繼續(xù)開挖至標(biāo)高-2.5 m，在標(biāo)高-2.0 m處架設(shè)圍檁、鋼支撐，最后開挖至基坑底。做到開挖后4 h內(nèi)澆筑墊層。

支撐采用穿孔塞焊的方法與頂圈梁的預(yù)埋件連接。在標(biāo)高-3.5 m位置穿越壁板的支撐采用4 mm厚鋼板滿焊止水環(huán)，直接澆筑進(jìn)轉(zhuǎn)角段的混凝土結(jié)構(gòu)中，待拆除支撐時(shí)割除（見圖4）。

底板混凝土澆筑完畢后，底板與圍護(hù)樁之間的空隙，采用底板同標(biāo)號(hào)同厚度的素混凝土填實(shí)，作為傳力帶。

圍檁與SMW工法圍護(hù)墻之間采用C30細(xì)石混凝土填實(shí)。

傳力帶強(qiáng)度達(dá)到80%后，拆除第二道支撐。然后施工側(cè)墻和頂板。全部混凝土澆筑完畢后并達(dá)到100%強(qiáng)度后進(jìn)行基坑回填并拆除剩余支撐。

4.2 原有建筑保護(hù)溝槽支護(hù)設(shè)計(jì)

南環(huán)路K2+965.2位置引出段六由于距離一幢五層建筑物僅為1.5 m，為了確保建筑物在開挖期間的安全，采用Ф650SMW工法樁（靠建筑物一側(cè)的溝槽，并取消該側(cè)井點(diǎn)降水）、拉森鋼板樁混合圍護(hù)形式，樁長(zhǎng)均為15 m。

SMW工法樁支撐順序：澆筑混凝土頂圈梁→架設(shè)首道支撐（頂圈梁強(qiáng)度達(dá)到70%以上）→開挖至標(biāo)高+0.0 m→架設(shè)二道支撐→開挖至標(biāo)高-3.9 m→內(nèi)部結(jié)構(gòu)底板施工→澆筑傳力帶→在標(biāo)高-3.9 m處換撐（混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后）→拆除第二道支撐→余下結(jié)構(gòu)施工→回填及拆除首道支撐。

拉森鋼板樁支撐順序：在+4.0 m架設(shè)圍檁和支撐→開挖至標(biāo)高+0.0 m→架設(shè)二道支撐→開挖至標(biāo)高-3.9 m→內(nèi)部結(jié)構(gòu)底板施工→澆筑傳力帶→在底板處換撐（混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后）→拆除第二道支撐→余下結(jié)構(gòu)施工→回填及拆除首道支撐。

第三方的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，施工期間，該建筑物的最大位移為1mm，沉降為3mm，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

5 基坑監(jiān)測(cè)及總結(jié)

監(jiān)測(cè)時(shí)間為每天的7時(shí)、17時(shí)。凡單日位移超過5 mm，累計(jì)位移超過30 mm；單日隆起超過3 mm，累計(jì)隆起超過20mm；立即停止施工，分析原因，制定措施，待溝槽位移/隆起穩(wěn)定后，監(jiān)理等各單位同意的條件下再進(jìn)行施工。

5.1 位移監(jiān)測(cè)

（1）拉森鋼板樁頂端焊接鋼筋頭，做好1號(hào)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)（縱向兩點(diǎn)間距20 m），用全站儀對(duì)其水平位移進(jìn)行測(cè)量。

（2）拉森鋼板樁外露長(zhǎng)度中間位置焊接鋼筋頭，做好2號(hào)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)（縱向兩點(diǎn)間距20 m），從監(jiān)測(cè)點(diǎn)1吊放垂球后用鋼尺對(duì)其相對(duì)于1號(hào)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移進(jìn)行測(cè)量。

5.2 基底隆起監(jiān)測(cè)

槽底墊層兩側(cè)打入鋼釘，做好基底隆起監(jiān)測(cè)點(diǎn)（縱向兩點(diǎn)間距10 m），用水準(zhǔn)儀對(duì)基底隆起進(jìn)行測(cè)量。

該工程位移監(jiān)測(cè)單日最大值為3 mm，累計(jì)最大值為15 mm，低于理論計(jì)算值21 mm；單日隆起監(jiān)測(cè)最大值為2 mm，累計(jì)最大值為7 mm，低于理論計(jì)算值17 mm。

通過實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)的對(duì)比該工程綜合管溝設(shè)計(jì)支撐圍護(hù)體系是安全可靠的。

6 結(jié)語

世博會(huì)園區(qū)Ⅰ標(biāo)綜合管溝是一項(xiàng)重要的工程。綜合管溝溝槽支護(hù)體系的設(shè)計(jì)經(jīng)過了理論計(jì)算，并在施工過程中進(jìn)行了嚴(yán)格控制，施工過程中基坑位移和隆起均在受控狀態(tài)之內(nèi)，解決了轉(zhuǎn)角段較深基坑和周邊建筑保護(hù)的問題，取得了良好效果，為今后類似的工程提供了值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。