砼板樁、砼連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)在排水工程中的應(yīng)用

蔣啟華，翟作衛(wèi)，黃金龍

（1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，福建 廈門 361000；2.晉江市水利局，福建 泉州 362000）

在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，給排水管線種類較多、管徑較大，其中雨水、污水等重力管道埋深也較深，為了保證工程質(zhì)量以及節(jié)省工程投資，其施工形式一般采用明挖施工。由于城市道路下管線空間資源有限，當(dāng)施工管槽達(dá)到一定深度或需要對(duì)兩側(cè)構(gòu)建筑物進(jìn)行保護(hù)時(shí)，為了減少溝槽開挖斷面，需要對(duì)溝槽兩側(cè)土體進(jìn)行支護(hù)，最常用的支護(hù)體系為鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。采用的鋼板樁有普通的槽鋼、工字鋼以及拉森鋼板樁，依管槽的深度高低，選用適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，常見的規(guī)格有6m、9m、12m等。對(duì)承載力小的、地基土軟弱的管槽，還需要適當(dāng)?shù)丶訖M撐或在槽底加預(yù)制鋼筋砼板，構(gòu)成穩(wěn)定的支護(hù)體系，保證施工安全。對(duì)承載力更小的、地基土為深厚淤泥質(zhì)的管槽，鋼板樁施工后有的不予拔出，遺留在土體中，確保地基土穩(wěn)定，保障施工管道的長(zhǎng)久安全。可見，鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在給排水工程中普遍應(yīng)用。

然而，在特殊背景下，出現(xiàn)不具備施打鋼板樁的情況時(shí)，砼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)和砼連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)可起到積極的替代作用。

1 砼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用

砼板樁是一種重要的結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，材料使用量較少，施工方便、快捷，可現(xiàn)場(chǎng)制作，也可在工廠按要求預(yù)制，施工過程中大大減少了挖填土方工程量；且板樁能夠延長(zhǎng)滲徑，減少滲透坡降，因此被廣泛應(yīng)用于基坑支護(hù)、沿海和內(nèi)河地區(qū)、污水河、景觀水域等工程。雖然由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法，振動(dòng)與噪音大，同時(shí)沉樁過程中擠土也較為嚴(yán)重，在城市工程中受到一定限制，但由于其截面形狀及配筋對(duì)板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)也有液壓靜力沉樁設(shè)備，大大減小了施工過程中的噪音，故在基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)中仍是一種較常使用的形式。

1.1 案例分析

A污水管道，位于某污水提升泵站前，管徑DN1500mm，現(xiàn)狀管材為HDPE鋼帶增強(qiáng)纏繞，管埋深約8m，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)檢查井整體下沉變形，周圍出現(xiàn)地面塌陷，下陷范圍長(zhǎng)為15m、寬為10m，呈倒錐形。因地面下陷，約120m3管道回填砂、回填素土等流到污水主干管及泵站集水坑，影響泵站的正常安全運(yùn)行。由于大量泥砂的涌入，造成泵站水泵被迫停機(jī)，需進(jìn)行檢修，污水管道也需進(jìn)行修復(fù)。

1.2 原因分析及方案確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查以及下井排查等情況分析，此處地面下陷的直接原因?yàn)镠DPE鋼帶增強(qiáng)纏繞管與污水檢查井之間的連接處出現(xiàn)變形。搶修的方案采用“鋼筋砼檢查井包裹破損點(diǎn)”的方法，修建鋼筋砼檢查井以包裹變形檢查井及部分污水管段，對(duì)被浸泡的土體進(jìn)行注漿加固，同時(shí)更換破損的變形管段。

修建鋼筋砼檢查井?dāng)M采用逆做法施工，內(nèi)徑為Φ3500mm，大小能完全包裹變形的現(xiàn)狀檢查井。由于事故現(xiàn)場(chǎng)施工條件較為惡劣，下陷的地面仍然有積水無(wú)法及時(shí)排空，周圍土體已被污水嚴(yán)重浸泡；浸泡后的地基土被液化，摩擦力小，直接進(jìn)行反開挖、支模等施工有困難。因此，有必要在擬建檢查井范圍施打支護(hù)樁進(jìn)行支護(hù)開挖。另外，在此修復(fù)管段范圍內(nèi)的土層中含有較大的塊石，回填土被嚴(yán)重浸泡，普通的鋼板樁支護(hù)方案無(wú)法密打，也無(wú)法站穩(wěn)鋼板樁，因此，常規(guī)的鋼板樁或拉森鋼板樁支護(hù)方案無(wú)法實(shí)施。其他比較可靠的支護(hù)方案為“高壓旋噴樁+水泥攪拌樁”，但此方案施工作業(yè)面大、投資高、周期長(zhǎng)。鑒于破損管道問題需要盡快修復(fù)，避免污水溢流對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，同時(shí)考慮到投資不能太大，經(jīng)過比較，最終選擇砼板樁支護(hù)方案，即“鋼筋砼圈梁+鋼筋砼板樁”支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.3 施工工藝

（1）整理工作面。降低檢查井上游的水位，下陷處整理出工作面，工作面比現(xiàn)場(chǎng)地面低3m左右。（2）制作鋼筋砼圈梁和鋼筋砼板樁。定位放樣，在變形的檢查井井筒范圍現(xiàn)場(chǎng)制作八邊形鋼筋砼圈梁，邊長(zhǎng)為1.2m，截面為30cm×30cm，配筋為Φ18×4@20；在附近平地，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制6塊鋼筋砼板樁，長(zhǎng)為6m，寬為1.2m，厚為0.4m，配筋為雙排雙層Φ18@20。（3）打砼板樁。當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，進(jìn)行打樁作業(yè)。八邊形鋼筋砼圈梁，其中兩邊位于污水管道正上方，此處不打砼板樁，以保護(hù)污水管的管口；其余六邊，在其外側(cè)分別施打砼板樁，垂直站穩(wěn)后，插入土體4～5m，露出地面以上1～2m。由于土體被浸泡過，砼板樁可以插到檢查井底板高度，起到支護(hù)開挖目的。（4）采用逆做法制作鋼筋砼檢查井。開挖圈梁內(nèi)土方，綁扎鋼筋，支撐鋼模，分作四段支模，每段層高為1.5m，逆做法施工鋼筋砼檢查井。第一模的鋼筋砼與八邊形的圈梁、澆搗為一個(gè)整體；繼續(xù)開挖土方到設(shè)定的深度后進(jìn)行第二模澆筑，如此順序進(jìn)行第三模的施工，直到第四模的封底；由于砼板樁緊靠圈梁，六塊砼板樁與圈梁、逆做法施工的井身連成一個(gè)整體，更加牢固。此支護(hù)體系在工程完工后，不拔出砼板樁，因此不會(huì)因拔樁對(duì)新修檢查井產(chǎn)生損害，同時(shí)砼板樁留在里面強(qiáng)化了檢查井的受力，保證排水構(gòu)筑物的安全。

1.4 應(yīng)用效果

在“鋼筋砼圈梁+鋼筋砼板樁”支護(hù)結(jié)構(gòu)下，采用逆作法開挖施工，新建鋼筋砼檢查井，有效包裹破損點(diǎn)；之后，對(duì)被浸泡的土體進(jìn)行注漿加固；最后，更換破損的變形管段，完成節(jié)點(diǎn)檢查井搶修，順利通水。目前，修復(fù)管段和檢查井已正常運(yùn)行3年，通水能力完全滿足管道設(shè)計(jì)過水能力的要求，搶修工程收到良好環(huán)境效益和社會(huì)效益。

2 砼連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用

砼連續(xù)墻是通過專用的挖、沖槽設(shè)備，沿地下建筑物或構(gòu)筑物的周邊按預(yù)定的位置，開挖或沖鉆出具有一定寬度與深度的溝槽，用泥漿護(hù)壁，并在槽內(nèi)設(shè)置具有一定剛度的鋼筋籠，然后用導(dǎo)管澆筑水下混凝土，分段施工，用特殊方式接頭，使之成為連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻體。其主要用于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、止水帷幕等，兼支護(hù)和承重作用。

2.1 案例分析

B污水管道，位于晉江市陳埭鎮(zhèn)南北走向的一條交通主管道，管徑DN1200mm，頂管工藝施工，重力流設(shè)計(jì)，管位在道路橫斷面上位于道路東側(cè)主車道下面，埋深在4.76～5.42m，地質(zhì)條件較差，上層為雜填土、下層基本為淤泥。在WB4#工作井下游，有一特殊管段，此管段長(zhǎng)24m，在飛機(jī)起降跑道正前方，水平距離機(jī)場(chǎng)約80m；周圍的民宅限高一層，路燈燈桿限高3m，根據(jù)與機(jī)場(chǎng)管理部門的溝通，要求在此處的施工范圍限高為8m；道路雙向4車道通行，交通日流量達(dá)18萬(wàn)輛以上。如此，在機(jī)場(chǎng)限高以及交通壓力巨大情況下，此段管線設(shè)計(jì)施工方案確定為頂管施工。由于地質(zhì)勘察的問題，實(shí)際在頂管施工過程中，頂管機(jī)頂?shù)酱罅康臈l石等舊建筑遺留的基礎(chǔ)，頂管進(jìn)度極度緩慢，之后頂力超過極限工作壓力，最終終止了進(jìn)一步的頂進(jìn)作業(yè)。

2.2 施工工藝

頂管施工失敗，同時(shí)由于機(jī)場(chǎng)施工限高的實(shí)際情況，常規(guī)的鋼板樁支護(hù)、高壓旋噴樁支護(hù)等方案也受到制約，最終經(jīng)方案比較后確定采用砼連續(xù)墻支護(hù)方案，即“鋼筋砼連續(xù)墻+鋼筋砼梁橫撐”支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行明挖施工。具體方案：破除路面寬2m，開挖深1.2m后，管道縱向兩側(cè)澆搗鋼筋砼連續(xù)墻和鋼筋砼梁橫撐，鋼筋砼連續(xù)墻配筋為螺紋鋼雙層雙排Φ18@200，鋼筋砼梁橫撐的截面30cm×40cm，配筋為螺紋鋼Φ18×4@200，設(shè)置間隔為4m。強(qiáng)度達(dá)到后，再分兩次開挖土層，到2.4m深、3.6m深，澆搗第二層、第三層連續(xù)墻支護(hù)。第四層直槽開挖，直接開挖到設(shè)計(jì)管底標(biāo)高，準(zhǔn)備好材料、機(jī)械及班組，在基坑暴露最短時(shí)間內(nèi)不間斷作業(yè)，12h內(nèi)完成開挖、安裝、回填等工序，完成24m特殊管段敷設(shè)。管道埋設(shè)完成后，在其兩端新建兩座普通檢查井，連接已完工的頂管，同時(shí)不拆除該支護(hù)結(jié)構(gòu)，把其當(dāng)作路基回填起來(lái)，以此保障主車道的路面穩(wěn)定，并迅速恢復(fù)主干道順暢通行。

2.3 應(yīng)用效益

施工期間，通過合理的交通疏解基本沒有影響道路正常通行，沒有出現(xiàn)大的交通堵塞情況，也沒有影響機(jī)場(chǎng)飛機(jī)的安全起降。工程完工后，經(jīng)過2年多的通行，路面沒有出現(xiàn)斷板現(xiàn)象。

在鋼筋砼連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)下，采用分層澆搗、分層開挖的工法，順利完成了特殊管段的明挖施工。在受到凈空限高、土層中條石基礎(chǔ)、交通流量特別大等條件限制的路段，“鋼筋砼連續(xù)墻+鋼筋砼梁橫撐”支護(hù)結(jié)構(gòu)替代普通鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行明挖施工，保障了施工安全和交通安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）在地質(zhì)條件較為惡劣如淤泥較厚的軟弱地基、液化地基、地下水位高等條件下，市政檢查井、局部管槽的施工支護(hù)采用常規(guī)支護(hù)措施均存在一定的難度，而采用“鋼筋砼圈梁+鋼筋砼板樁”支護(hù)結(jié)構(gòu)形式具有施工便捷、支護(hù)材料現(xiàn)場(chǎng)制作較簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉等特征。

（2）“鋼筋砼連續(xù)墻+鋼筋砼梁橫撐”支護(hù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)于特殊管段明挖施工，特別是在施工場(chǎng)地有施工限高要求時(shí)，不失為一種理想的支護(hù)形式。此外，鋼筋砼連續(xù)墻在施工過程中沒有震動(dòng)、噪音小、對(duì)周圍地基基本沒有影響，墻體剛度比較大、防滲性能比較好，對(duì)于地下水位高、施工場(chǎng)地小、附近有建筑需要防震動(dòng)等施工條件較為苛刻的地段，也是一種可以選擇的支護(hù)形式。

（3）砼板樁、砼連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)常用的鋼板樁支護(hù)體系，是有益的補(bǔ)充。相比“高壓旋噴樁+水泥攪拌樁”支護(hù)形式，其具有作業(yè)面小、施工周期短的特點(diǎn)。在排水工程施工過程中，特別對(duì)排水管槽、截流井、檢查井等構(gòu)筑物在地下水位高、透水性強(qiáng)、地基較差等其他特殊背景的明挖施工方面有較強(qiáng)的優(yōu)越性，具有十分重要的參考意義。