預制地下連續墻技術在地下綜合管廊工程中的應用

葛欣銘

上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

隨著城市地下綜合管廊的不斷推進，地下綜合管廊系統不僅解決了城市交通擁堵問題，還極大地方便了電力、通信、燃氣、供排水等市政設施的維護和檢修。在既有老城區建設綜合管廊過程中往往遇到諸多難題，如綜合管廊規劃區域經常存在已有各類錯綜復雜的管線，以往施工方法對已有管線保護難度非常大，通常考慮將綜合管廊施工區域內管線進行搬移。但預制地下連續墻工藝的引入較大程度上緩解了已有管線與新建綜合管廊之間的矛盾。

采用預制地下連續墻的優勢在于本工程預制拼裝結構主要由預制地下連續墻“兩墻合一”圍護結構和預制結構頂板2部分組成，其中預制地下連續墻主要有以下優勢：

1）預制墻體在地面預制成型：預制地下連續墻采用工廠化預制的模式在地面成型，可以有效控制墻體的質量，相對于常規的現澆地下連續墻，墻體的平整度和墻面的滲漏可以得到有效控制。

2）采用預制墻體可減少施工周期：由于預制墻體為工廠化預制，可提前于現場的施工進行預制制作。在現場施工時僅將預制墻體吊放，節省了現澆過程，并且吊放工作可連續進行。同時在后續開挖階段時，由于預制墻體在吊放時已達到墻體的混凝土強度，因此，可節省由于常規工藝帶來的混凝土養護周期。

3）預制墻體提高地下空間的利用率：預制地下連續墻“兩墻合一”，在地下空間開發及綜合管廊施工中既作為開挖工況下的圍護結構使用，又作為主體結構使用，減少了基坑工程常規圍護結構的的外圍尺寸，提高了地下空間的利用率[1-3]。

1 工程概況

1.1 地理位置

桃浦科技智慧城綜合管廊工程（一期）一標段位于上海市普陀區，地理位置規劃范圍東至景泰路，西至敦煌路，南至武威路，北至古浪路。本次42 m試驗段（預制地下連續墻圍護）位于景泰路—常和路（圖1）。

圖1 地理位置平面示意

1.2 預制地下連續墻施工概況

本工程±0 m相當于絕對高程3.90 m。

本工程圍護墻和結構墻設計采用“兩墻合一”預制式地下連續墻。預制墻板長12.2 m，厚0.59 m，地下連續墻總長84 m，墻幅均為5.95 m，共計14幅，設計混凝土等級C35、抗滲等級P6。

1.3 工程地質及周邊環境

1.3.1 地質條件

本工程預制地下連續墻深度為－15.50～－3.30 m，進入⑤1-1黏土層；基坑開挖深度為－7.20 m，進入④1淤泥質黏土層。

1.3.2 不良地質現象

表層雜填土較為復雜，局部填土厚度較大；本場地9.67～16.5 m深度范圍內分布的第③層灰色淤泥質粉質黏土和第④1層灰色淤泥質黏土，為流塑狀的高壓縮性土層，為天然地基的主要壓縮層。

1.3.3 管線情況

現場踏勘及相關資料顯示，本工程施工區域內建筑物較少，周邊大多為空曠場地，但在試驗段（景泰路—常和路）存在較多地下管線，主要管線有DN300 mm、DN500 mm給水管和10 kV電力電纜（圖2）。

圖2 管線與地下連續墻位置關系

其中DN300 mm給水管線距離預制地下連續墻外邊線（靠景泰路一側）僅0.72 m，2根電力管線在基坑開挖范圍內，待開挖前進行保護。

2 工程特點、難點及對策

2.1 周邊管線眾多，保護難度大

影響本工程地下連續墻施工的主要管線除了上述DN300 mm給水管外，另有1根位于基坑內的10 kV強電管線，其水平距離預制地下連續墻（靠近景泰路一側）近1.00 m。針對該難點的應對措施為：

1）采用鋼板樁（FSP-IV型）水平距離DN300 mm給水管12 cm插入，對管線進行施工保護。鋼板樁每隔3 000 mm設置對稱型鋼支撐，減小后期基坑開挖對管線的位移影響。

2）通過增加導墻深度、提高導墻配筋，在導墻平面預制墻擱置位置增加暗梁，減少對給水管線的位移影響。

3）合理安排施工工序，減小基坑開挖時空效應對支護結構的變形、周邊管線的位移和沉降的破壞性發展。

4）在施工期間對管線實施動態監測控制，將管線位移控制在允許范圍之內。

2.2 采用常規工藝吊裝，吊裝難度大

1）本工程每一幅預制地下連續墻凈質量93 t，常規履帶吊吊裝風險大，控制要求高。

2）采用現場墻板制作，現場施工空間小，不能滿足先平移吊起再垂直吊起入槽條件。

針對上述難點的應對措施為：

1）采用理論分析，通過有限元數值模擬現場施工不同吊裝工況，計算其鋼絲繩拉力，預制墻內力、變形及裂縫。

2）根據預制地下連續墻凈質量及現場施工場地布置，合理選擇履帶吊車型號并設計計算預制墻體吊點位置，合理布置吊點方向。

3）根據現場施工場地條件及圍護結構位置，合理安排吊裝順序。

4）由于基坑圍護區域距離預制地下連續墻制作區僅30 m，采用一點吊方式既解決了場地占用空間，又提高了施工效率。

2.3 現場進行大型構件預制，施工布局、質量控制難度大

1）預制墻板構件尺寸較大，需要占地1 500 m2，為不影響整體施工布局，將制作場地布置在吊裝區域附近，距離試驗槽段最遠僅30 m，降低吊裝風險并提高施工效率。

2）預制墻板制作先后順序根據試驗槽段成槽先后順序進行現場擺放布置，降低預制墻板吊裝過程因墻體回轉而產生質量風險和吊裝風險。

3 施工現場平面布置

3.1 施工平面布置

1）為滿足地下連續墻作業線施工，在場地北側設8 m×32 m鋼筋籠堆場、加工棚及木工棚。

2）施工道路：在施工階段，沿基坑內側布置寬12 m、厚200 mm的鋼筋混凝土施工道路（配單層雙向鋼筋φ25 mm@250 mm），同時在各段道路兩側設置排水溝（400 mm×300 mm），混凝土強度等級為C25。場地其余部分采用厚10 cm的C25混凝土硬化地坪。

3）地下連續墻泥漿工廠：現場設1套泥漿工廠系統，由20只泥漿箱組成，每只泥漿箱容積為30 m3。根據地下連續墻的單幅混凝土體積，滿足一條作業線流水施工能力。地下連續墻泥漿系統設在場地東側。

4）現場圍墻西側設置一個30 m×7 m×2.5 m的臨時集土坑，用于土體堆放（圖3）。

圖3 施工場地布置

3.2 施工流程

預制地下連續墻制作→預制地下連續墻施工→第1層土方開挖→第1道鋼支撐安裝→第2層土方開挖→第2道鋼支撐安裝→第3層土方開挖→墊層施工→底板施工及養護→第1、第2道鋼支撐拆除→預制墻頂板吊放→現澆頂板施工及養護→頂板覆土

4 預制地下連續墻施工

4.1 導墻施工

本工程導墻采用“┐┌”型鋼筋混凝土結構，導墻間距640 mm，地下連續墻墻頂標高－3.30 m，由于該區域地表雜填土至－1.7 mm，為防止成槽階段墻趾發生坍塌，導墻底腳須坐落在密實原狀土上，因此導墻施工深度設計為1.8 m。導墻間采用磚砌支撐，水平間距1.5 m。導墻內采用雙層雙向φ16 mm@200 mm鋼筋，導墻墻頂圈梁采用φ8 mm @200 mm箍筋，在鄰近DN300 mm給水管導墻兩邊墻板擱置點設置1道暗梁，導墻內側采用素土回填密實?；炷敛捎脧姸鹊燃墳镃25的預拌混凝土（圖4、圖5）。

4.2 泥漿系統

圖4 導墻平面示意

圖5 剖面配筋結構示意

在地下連續墻施工時，泥漿性能的優劣會直接影響到地下連續墻成槽施工時槽壁的穩定性，是至關重要的因素。根據本工程的地質情況及以往地下連續墻的施工經驗，本工程由同一套泥漿工廠負責新漿的配制和循環漿的調整。

每一批新制的泥漿要進行泥漿的主要性能的測試，新泥漿需測定拌制時和靜置24 h的黏度、相對密度，符合技術要求的泥漿才允許使用，以確保泥漿護壁性能。廢棄泥漿抽放在廢漿池中組織外運，采用全封閉槽罐車運至專門指定泥漿卸點。

對于槽段中回收的泥漿，經過循環沉淀處理后，對其各項性能指標進行測試，并重新調整，達到標準后才能使用。

4.3 成槽施工

1）成槽直線槽段采用先兩側后中間抓法；成槽過程中抓斗垂直導墻中心線向下掘進。

2）成槽機掘進速度應控制在15 m/h左右，上、下抓斗時要緩慢進行，避免形成渦流沖刷槽壁，引起槽壁失穩，當挖至槽底2～3 m時，應放測繩測深，防止超挖和少挖。

3）成槽時，視槽內泥漿液面高度情況，隨時補充槽內泥漿，確保泥漿液面高出地下水位0.5 m以上，同時也不能低于導墻頂面0.3 m，杜絕泥漿供應不足的情況發生。

4）成槽完成應進行槽壁垂直度檢測，槽壁垂直度測試頻率為100%，每幅槽壁垂直度檢測不少于3個斷面。如槽壁垂直度偏差過大應進行掃孔處理，掃孔時抓斗每次移開50 cm左右，掃孔結束后，進行超聲波測壁。

5）成槽至設計墻深后采用撩抓法清基，保證槽底沉渣不大于100 mm；清空后槽底泥漿相對密度不大1.15 g/cm3。

4.4 預制地下連續墻吊裝

4.4.1 專用吊具

本試驗工程預制墻體第1階段（84 m）所采用的預埋件及相應吊具，根據預制地下連續墻凈質量93 t，以及采用一點吊工況，對吊具、鐵扁擔進行了焊縫強度、抗剪強度計算設計。

4.4.2 工況分析

對吊機一點吊的吊裝形式進行工況分析，模型分析了預制地下連續墻與水平面的夾角為0（最不利工況）、20°、30°、90°等4種工況的吊裝形式，其中前3種工況預制地下連續墻底端始終未離開地面，第4種工況為地下連續墻豎直吊起底端離開地面。

根據前面的MIDAS計算結果，取在自重荷載作用下產生的最大彎矩值，計算吊預制地下連續墻所產生的裂縫寬度，并與GB 50016—2010《混凝土結構設計規范》所規定的限值0.2 mm比較，判斷所產生的裂縫寬度是否滿足規范要求，經計算均滿足2A類環境要求。

4.5 接頭樁及墻趾注漿

1）相鄰預制地下連續墻段的接頭，采用小直徑灌注樁接頭，深度同地下連續墻深；設計每個單幅墻板的兩端均采用凹口形式，其截面形狀由2個三邊形組成六邊形，其2個對面之間距離約為350 mm，即接頭灌注樁樁徑為350 mm，樁長同墻長，主筋為6φ14 mm、螺旋筋為φ8 mm＠200 mm（圖6）。

圖6 槽段接頭

2）預制墻段吊放后，可在相鄰墻段接頭處底部鋪設碎石用麻袋裝半滿并澆筑厚30～50 cm的混凝土，以防預制墻段的偏位。

3）接頭樁混凝土澆筑：當預制地下連續墻吊裝完后開始進行接頭樁混凝土澆筑，在南北外側端面預先填筑碎石。剩余地下連續墻接頭之間采用水下混凝土灌注方法， 混凝土為水下C35P6細石混凝土，內插鋼筋籠，因鋼筋籠的直徑小，應采用定制的φ168 mm導管及相應料斗澆混凝土。

4）墻體與槽壁之間留有20 mm左右的空隙，為了較快恢復墻底土體承載力、墻體摩阻力及防止構件間接縫滲水，需要對地下連續墻兩側和槽底進行注漿，滿足預制地下連續墻本身的穩固及作為地下室外墻時的豎向承載和抗浮性要求。施工時采用泥漿置換法能滿足設計要求，注漿效果以預制墻體兩側翻出水泥漿為準。

4.6 基坑開挖

基坑凈寬2.9 m，開挖深度為－7.20 m，進入④1層，采用2道H型鋼支撐，規格為400 mm×400 mm×13 mm×21 mm，第1道支撐設置在地表－0.3 m，第2道支撐設置在地表－3.65 m，第1道400 mm×400 mm×13 mm×21 mm的H型鋼圍檁與圍護鋼板樁之間的空隙采用細石混凝土填充，第2道支撐與地下連續墻預埋支撐連接，鋼支撐需施加預應力，預應力分2次施加，每次400 kN（圖7）。

圖7 基坑支護剖面

在基坑開挖面以下有2根電力管線，位于開挖面以下－0.7 m，基坑開挖前先進行電線保護措施，由供電局專業隊伍施工，開挖過程中根據線纜位置分東西2塊區域開挖，線纜開挖一側先安放隔離板，開挖完成后隔離板放置線纜另一側再開挖另一塊區域。

4.7 結構及防水施工

管溝內需設置2%橫坡及邊溝，邊溝均設置于地面道路中心線側。墊層澆筑為厚200 mm的C20素混凝土；底板、頂板采用C35P6混凝土。主體結構主筋凈保護層厚度迎土面取50 mm，其余取30 mm。本次施工頂板采用疊合板形式，預制頂板厚度150 mm，澆筑頂板250 mm。

防水構造底板防水、頂板防水均采用預鋪反粘厚1.2 mm高分子防水卷材。頂板混凝土面必須采用多次收水、壓平，并要求從速蓋濕草包（或先鋪塑料薄膜潮濕養護），以滿足鋪涂聚氨酯防水涂料的要求。頂板防水卷材須上翻至預制墻頂部。鋪設卷材的基層應堅實、平整，不得有空出的尖角、筋頭和凹坑或表面起砂現象。當用長2 m的直尺檢查時，直尺與基層表面的空隙不應超過5 mm，且每米長度內不得超過1處，空隙處只允許有平緩變化?；鶎颖砻鎽鍧嵏蓛?，無污物、無明顯漏水點。相鄰表面構成的轉角處應做成圓弧，圓弧半徑應大于150 mm。

5 結語

桃浦科技智慧城管廊項目將預制地下連續墻工藝與頂板疊合工藝相集成，取得了良好的實施效果，為類似工程提供了可資借鑒的經驗。