市政新老隧道的連接技術

王維江

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

隨著我國城市化進程的發展，充分利用地下空間將會是城市市政工程發展的大勢所趨。其中，新老隧道連接技術的研究應用將是一個全新的課題[1-5]，它將促進市政工程領域現代化，并且具有極其重要的經濟價值和廣闊的使用前景。本文以上海市楊高南路（世紀大道—浦建路）道路改建工程3標段為例，重點講述城市市政工程中新老隧道連接技術的應用。

1 研究背景

1.1 工程簡介

楊高南路（世紀大道—浦建路）改建工程位于浦東新區花木行政中心，線路呈西南—東北走向，該區域具有集中開發，定位高端的特點，是陸家嘴金融城東擴的重要組成部分，本次改建既是利用商務走廊開發、提升保障楊高路的干線功能作用，也是改善該區域交通功能混雜、通行效率較低的實際需要。改建工程范圍：北接民生路跨線橋，南至浦建路跨線橋，工程道路全長為1 975 m，其中道路等級為城市主干路（圖1）。

1.2 隧道概況

1.2.1 原有隧道

原世紀大道下立交南段敞開段為雙向六車道布置，在暗埋段的行車道右側設有寬1 m的檢修道（圖2）。

現狀的世紀大道下立交地道全長680 m，其中暗埋段長280 m，暗埋段下方為上海軌交2號線。本工程改造的185 m范圍敞開段位于世紀大道環島南側，距軌交2號線最近距離為126 m。

圖1 項目規劃

圖2 老隧道敞開段

本次改造的世紀大道下立交南段敞開段為整體式U形塢式結構，底板的中央綠化帶下方設有抗拔樁（φ800 mm鉆孔灌注樁），其余部位設有抗拔錨桿，圍護采用φ800 mm鉆孔灌注樁＋深層攪拌樁，下立交敞開段最淺的2個節段（45 m）為道路擋墻段（圖3）。

1.2.2 新建隧道

本工程將原楊高南（中）路下穿世紀大道隧道南側敞開段全部改造為暗埋段，即在現狀楊高南路下拆除原敞開段結構，新建隧道暗埋段，與楊高南路改造段形成一統長隧道。

圖3 世紀大道下立交南段敞開段結構剖面

新建隧道結構概況：設計使用年限為100 a，結構安全等級為一級，結構防水等級為二級。場地土的類別屬軟弱場地土，場地類別為Ⅳ類，結構按7度抗震設防，按8度采取抗震構造措施；設計基本地震加速度值為0.10g，所屬的設計地震分組為第一組。

隧道樁基結構概況：本工程工程樁采用φ800 mm鉆孔灌注樁，局部工程樁兼立柱樁（內插4∠140 mm×12 mm“口”字形鋼格構柱），樁底標高－35 m（局部－22 m）。

隧道基坑開挖情況：本工程基坑面積約15 978 m2，基坑周長約733 m，考慮到原來隧道的拆除，基坑開挖深度為0.716～14.512 m。

隧道圍護結構概況：本工程隧道圍護結構采用地下連續墻結合鋼筋混凝土支撐及鋼支撐形式。

1.2.3 新老隧道連接段

新建楊高路隧道的暗埋段為單箱雙室結構，與現有暗埋段2個單箱單室的結構形式有所不同，且單個箱室的結構凈寬、凈高又均不相同，故需在樁號K2＋617.29處設置長約5 m的結構過渡段。通過調整鋪裝及道路邊線來保證主線車行道的連續性；在中墻處設置一個Y形結構，將原暗埋段的2道側墻過渡為新建暗埋段的一道中墻，并將原暗埋段與新建暗埋段的側墻結構接順（圖4）。

圖4 新老結構銜接段剖面示意

2 工程難點分析

本工程的基坑面積約15 978 m2，基坑周長約733 m，考慮到原來隧道的拆除，基坑開挖深度為0.716～14.512 m。

2.1 工程周邊環境復雜

本工程周邊情況極為復雜，基坑北側與原世紀大道下立交相向連接，基坑北側距離運營中的軌交2號線約126 m，周邊建（構）筑物、道路及管線密集。

2.2 地質情況復雜

本工程隧道基坑開挖涉及地下③、④層淤泥質軟弱層及⑤層等軟黏性土，其中③層砂質粉土開挖時，在一定的水頭動壓力下容易產生流砂、流泥現象，會對基坑開挖施工產生較大的安全影響。

2.3 防滲漏要求高

根據同類大型、重要的道路交通隧道工程經驗，隧道工程應特別注意防裂、防滲現象的發生，特別是結構裂縫以及由裂縫產生的隧道防水問題成為工程質量通病之一。

2.4 周邊交通繁忙

本工程范圍內的楊高路、世紀大道等周邊道路為城市主干道，現狀車流量已經很大，早晚高峰時交通擁堵頻發。本項目采用二階段翻交施工法，施工將占用現有路面及沿線綠地，如交通組織不當極易引發區域性擁堵和交通混亂，進而影響整個浦東新區干線路網功能。

3 關鍵技術應用

3.1 敞開段結構鑿除施工關鍵技術

3.1.1 施工總體部署

根據本標段工程特點，進行項目的劃分及施工組織、制訂總的施工順序、施工流向、劃分流水段；確定總的工藝流程、時間安排；分部分項任務劃分；施工隊伍選擇。最后決定將本工程劃分為2個施工階段施工。

先行對原有敞開段進行拆除并注漿穩固，隨后施工樁基及圍護后進行降水施工，其土方開挖采用明挖順作法進行，結構施工中嚴控防水及沉降問題，最后對連接處進行檢測并上覆土。

3.1.2 敞開段鑿除技術

本次改造中，原敞開段底板下的鉆孔灌注樁及錨桿皆不可利用，需在基坑開挖過程中破除；新建暗埋段底板下方的樁基需避開現有樁基、錨桿的位置。基坑挖土過程中需拆除原敞開段結構。

與保留暗埋段結構分離：原世紀大道下立交敞開段結構拆除時，在新老隧道連接部位（樁號K2＋617.29部位）先采用靜力切割進行分離拆除，其余部位根據支撐施工分階段采用鎬頭機由南向北分塊拆除。

拆除建筑垃圾運輸：拆除后的建筑垃圾采用汽車經吊運后運出現場。

3.1.3 施工安排

工況一：搭設排架進行首道混凝土支撐施工（與地面齊平），鑿除部分原敞開段部分圍護、側墻結構（約1.5 m）。

工況二：鑿除剩余部分原敞開段圍護、側墻、底板及樁基結構。

工況三：基坑開挖至基坑底，進行后續主體結構施工。

3.1.4 舊有底板鑿除技術

上海地區地下水位較高，當老地道結構鑿除時，在底板與墊層間，會聚集大量的層間水，且有一定的壓力，在鑿除時將有大量的層間水涌出，開挖難度大。為此，我們采取了以下措施：

1）在此處連接部位采用三軸攪拌樁止水，以φ850 mm三軸攪拌樁加固，寬約4 m，深約4 m。

2）嚴把高壓旋噴樁施工質量關，確保水泥用量不小于25%，即450 kg/m3，高壓注漿泵壓力20～25 MPa，水灰比0.8，以將水量及水壓控制在最小范圍內。

3）底板鑿除時在現場配備若干水泵，若有層間水涌出，即及時將水收集外排，以最大限度地降低地下水對工程的影響。

3.2 新老隧道連接段基坑施工關鍵技術

3.2.1 土方開挖技術

基坑土方開挖必須分區分塊采用明挖順作法進行，土方開挖嚴格按照通常的深基坑施工方案進行，注重“時空效應”，并以“分段分層、先撐后挖、限時支撐、嚴禁超挖”為原則，挖土時嚴格按照設計要求及規范要求，基坑由深至淺分層退挖。此外，需做好信息化監測及制訂完善的基坑施工應急預案，備足搶險物資。

3.2.2 降水施工技術

本工程基坑降水采用深井，局部深坑按需設置降壓井、坑內觀測井兼備用井及坑外觀測井兼回灌井；污水處理站則采用輕型井點降水。

按需降水：本工程需進行承壓水降水施工并應注意降承壓水施工引起的周邊環境影響，現場根據觀測井監測水位數值啟停降水井點，控制承壓水頂托力，真正做到“按需降水”。

坑外回灌：為確保周邊環境不受影響，本工程必須設置坑外觀測井兼回灌井。并采用自然回灌法進行回灌施工。此處需特別注意：回灌井與圍護之間要保持一定間距；回灌時，要排除井內空氣，防止產生氣泡阻擋回灌水；回灌水體必須是清潔水體。

3.2.3 伸縮縫結構防水處理技術

本工程北段是將現世紀大道下立交南段敞開段廢除，并在原位施作暗埋段以與原立交暗埋段接順。該節點是本工程中控制工期的主要因素，也是本工程的難點之一，其中伸縮縫、整體結構防水更是重中之重。為此，采取了以下技術措施：

1）按照以往的工程經驗，地下結構的裂縫主要是因為圍護結構體系對內側結構混凝土的收縮約束和混凝土結構內部的不均勻性而產生的，因而應當首先對混凝土各環節的質量嚴加把控。

2）本工程為狹長型基坑，其中變形縫中設置的止水帶采用中埋式鋼邊橡膠止水帶結合外貼式橡膠止水帶。其中中埋式鋼邊橡膠止水帶，需要固定在結構鋼筋上，水平安裝時應安裝穩固并做好保護措施，以防止水帶上存有氣泡（圖5）。

圖5 防水構造

3）基坑與人行道接縫可在頂板結構設置槽，以控制沉降。變形縫應采用多道防線并用新型、優質、高效防水材料（如內裝可卸式止水帶、可注漿式鋼邊橡膠止水帶等）。此外，當采用內裝可卸式止水帶時，應預留疏水通道，當變形縫槽一旦積水，可及時引排至橫截溝。

4 結語

楊高南路道路改造施工中，運用市政新老隧道連接技術合理改造、充分利用這批既有隧道，避免重走某些發達國家走過的大量消耗、大量生產、大量廢棄的老路，而是選擇了資源節約型的發展模式。

對于研究所形成的一系列關鍵技術，可以進一步提煉和總結。系統集成技術的成功研發，將對類似市政公路工程的改建，起到很好的示范作用，同時也將推動我國建筑施工行業的技術進步，提高我國建筑施工行業的技術水平。