地鐵車站過(guò)河段圍堰的設(shè)計(jì)與施工

單 旻

（上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海市 200050）

0 前言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，工程建設(shè)越來(lái)越受到周邊環(huán)境條件復(fù)雜因素的制約，在上海，市內(nèi)的河道也成為限制工程實(shí)施的制約因素之一。軌道交通10號(hào)線的一座車站，在建設(shè)過(guò)程中需要穿越一條河道，無(wú)類似的工程可以類比，因此必須制定針對(duì)河道施工的一套特別有效措施，它亦是保證車站的順利實(shí)施成為整個(gè)工程成敗的關(guān)鍵。

1 工程概況

上海軌道交通10號(hào)線江灣體育場(chǎng)站工程，車站總長(zhǎng)489.401 m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬為18.6 m。車站開(kāi)挖深度為16.5 m，采用800 mm厚的地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，第一道為混凝土支撐，下四道均為609鋼管支撐，樁基礎(chǔ)為800 mm直徑的鉆孔樁，以抗拔樁為多。在河道部位車站頂板與河道河床、公路橋梁橋臺(tái)結(jié)合為一體，構(gòu)筑成一個(gè)梯形的河床斷面，頂板標(biāo)高即為界泓浜河床底標(biāo)高（+0.200 m），頂板厚度600 mm，采用鋼纖維混凝土，鋼纖維摻量0.4%；車站頂板上施工膨潤(rùn)土防水毯，再附200 mm厚鋼纖維混凝土罩面，鋼纖維摻量0.7%，最后敷設(shè)聚脲防水涂料。車站界泓浜段結(jié)構(gòu)剖面見(jiàn)圖1。

圖1 車站界泓浜段結(jié)構(gòu)剖面圖（單位：mm）

2 總體流程

在河道中設(shè)置圍堰主要要面對(duì)以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：一是圍堰以后作為車站施工的主要擋水結(jié)構(gòu)，必須確保不會(huì)發(fā)生滲漏；二是圍堰必須承載地下連續(xù)墻成槽機(jī)施工時(shí)造成的超載，對(duì)圍堰的剛度有較高的要求；三是需要滿足水務(wù)部門(mén)對(duì)河道暢通提出的要求，即在汛期保證河道一半以上截面通水，非汛期保證河道不斷流。

通過(guò)對(duì)圍堰的各個(gè)不利工況均作事先的分析評(píng)估，最終確定了圍堰的施工流程為：

（1）汛期保證一半河道通水，東塊先打設(shè)南面1/2圍堰，并進(jìn)行后續(xù)抽水、清淤、拉錨、土體加固、清樁、地墻施工，及排設(shè)通水涵管。通水涵管直徑1 500 mm，底標(biāo)高+0.80 m，頂標(biāo)高+2.30 m。期間留北面1/2河道通水，等待非汛期的到來(lái)。

（2）非汛期時(shí)，圍堰向北延伸將河道封堵（相應(yīng)部位拆橋），僅留涵管通水，并施工地墻結(jié)束。

（3）按正常的基坑施工流程，挖土施工、架設(shè)支撐、底板施工、中板施工、頂板施工、架設(shè)橋梁。

3 圍堰方案

3.1 圍堰的形式及范圍

為確保圍堰止水質(zhì)量及圍堰內(nèi)施工安全，打設(shè)雙排鋼板樁（內(nèi)外側(cè)皆為拉森Ⅳ號(hào)鋼板樁L＝15 m，中間回填密實(shí)土，上口用Ф28螺桿鋼筋拉結(jié)）。內(nèi)外圍檁均采用雙拼700×300H型鋼。鋼板樁采用小齒口打設(shè)。在汛期先封閉2/3河道施工，留1/3河道通水；非汛期期間則在原有圍堰的基礎(chǔ)上延伸南北向的圍堰，攔截河道，依靠直徑1 500 mm的通水涵管通水。鋼板樁圍堰狀態(tài)見(jiàn)圖2、圖3。

考慮到日后東西側(cè)圍堰之間的拉錨，雙排鋼板樁之間的拉結(jié)采用特制的鐵件以滿足圍檁之間預(yù)留的拉錨間隙，見(jiàn)圖4。

圖2 鋼板樁圍堰半圍堰狀態(tài)（單位：mm）

圖3 鋼板樁圍堰全圍堰狀態(tài)（單位：mm）

圖4 雙排鋼板樁之間的拉結(jié)節(jié)點(diǎn)詳圖（單位：mm）

3.2 圍堰內(nèi)的回填土施工

在鋼板樁圍堰完成后，采用二臺(tái)強(qiáng)力抽水泵將圍堰內(nèi)水抽凈露出河床淤泥，淤泥清除采用挖機(jī)，以人工配合，清淤以見(jiàn)到老土為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，淤泥層厚度約2 m。土體處理時(shí)圍堰內(nèi)留設(shè)集水井兩個(gè)，施工期間專人監(jiān)護(hù)排水；然后回填黃色粉質(zhì)粘土，每30 cm為一皮，采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)，保證強(qiáng)度達(dá)到每平方米10 t。回填土距鋼板樁圍堰頂標(biāo)高50 cm即回填10 cm道渣，上鋪C20素混凝土20 cm厚；進(jìn)入圍堰內(nèi)人員的施工通道采取挖機(jī)修坡放出臺(tái)階，處理按施工便道做法。

整個(gè)界泓浜段施工期間有大量機(jī)械使用情況，為了避免地面超載過(guò)大確保圍堰安全，將對(duì)所有機(jī)械的使用情況做出分析，摸清機(jī)械的具體重量，尺寸等參數(shù)，并對(duì)其停機(jī)位置等進(jìn)行規(guī)劃，以使地面超載控制在安全狀態(tài)。

3.3 圍堰內(nèi)拉錨的布置

由于圍堰內(nèi)需要停放大型的施工機(jī)械，對(duì)圍堰產(chǎn)生了巨大的超載，一方面通過(guò)提高回土質(zhì)量來(lái)滿足使用要求，另一方面為了限制圍堰的變形確保機(jī)械使用的安全以及地墻成槽質(zhì)量，擬對(duì)東西側(cè)圍堰布置拉錨；圍堰拉錨施工分為半圍堰狀態(tài)下及全部圍堰的情況下進(jìn)行，布置形式考慮為一幅地墻范圍內(nèi)2道，間距3 m左右,材料為250×250H型鋼；考慮采用可靈活拆卸的方式，在施工地墻前拆除相應(yīng)位置的拉錨，完成后立即恢復(fù)。型鋼拉錨與圍堰的連接處，在型鋼拉錨的上下兩面都焊接2塊10 mm厚的鋼板，作為反力牛腿。界泓浜鋼板樁圍堰拉錨布置及細(xì)部見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 界泓浜鋼板樁圍堰拉錨平面布置圖（單位：mm）

圖6 界泓浜鋼板樁圍堰拉錨詳圖（單位：mm）

3.4 通水涵管的安裝

（1）涵管必須在圍堰封閉前安裝到位，保證界泓浜過(guò)水不受施工影響；

（2）涵管采用18 mm鋼板卷成圓管形式，長(zhǎng)度為38 m，分三段吊裝，各段之間以法蘭盤(pán)螺栓連接，并設(shè)置橡膠密封圈，保證涵管不漏水，安全可靠，見(jiàn)圖 7、圖 8。

圖7 通水涵管與地墻及鋼板樁圍堰縱剖面示意圖（單位：mm）

圖8 通水涵管分節(jié)及穿越鋼板樁節(jié)示意圖（單位：mm）

（3）涵管支座采用兩根格構(gòu)柱挑扁擔(dān)的形式，扁擔(dān)采用300×300H型鋼，上擱置的通水涵管，使用兩塊鋼板限位，見(jiàn)圖9。

圖9 涵管支架示意圖

（4）涵管由履帶吊機(jī)在較近的一處河岸上吊至需要位置后拼裝。

（5）涵管穿越地墻為預(yù)先在成槽時(shí)在地墻上預(yù)留鋼套環(huán)孔，涵管穿越后以石棉麻絲打?qū)崳浑p排鋼板樁部位，采用割低鋼板樁后進(jìn)行水下焊接作業(yè)設(shè)置封頭鋼板將涵管和兩側(cè)的鋼板樁密封；隨后再在雙排鋼板裝之間重新回土注漿，確保回土密實(shí)不漏水，見(jiàn)圖10、圖11。

圖10 地墻涵管部位留洞示意圖（單位：mm）

圖11 通水涵口防沖刷示意圖（單位：mm）

4 實(shí)施效果

設(shè)計(jì)圍堰經(jīng)過(guò)汛期的半圍堰工況及非汛期的攔河圍堰工況，整個(gè)使用時(shí)間將近1 a，在此段時(shí)間內(nèi)，圍堰內(nèi)進(jìn)行了鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁、雙軸機(jī)攪拌樁、地下連續(xù)墻等多種基礎(chǔ)施工，承受了各類大型機(jī)械造成的超載；圍堰內(nèi)的車站基坑亦開(kāi)挖至-12.5 m標(biāo)高，距圍堰上口距離約為17 m，最終圍堰及通水涵管無(wú)嚴(yán)重的滲漏水現(xiàn)象，確保了基坑開(kāi)挖的安全高效，保障了車站順利建設(shè)。事實(shí)證明在類似河道內(nèi)使用本工程的圍堰形式是安全有效的，對(duì)類似工程具有一定的參考價(jià)值。