復雜環境下綜合管廊新建及接艙施工實踐

陳 雷

[上海城建市政工程（集團）有限公司，上海市 200030]

0 引 言

1958 年我國第一條綜合管廊建成，到1994 年修建浦東新區張楊路綜合管廊，標志著我我國地下綜合管廊正式起步。據統計我國綜合管廊需求將超過3 萬km，其中多為新建工程，技術相當成熟，但是目前國內在復雜環境下新建管廊以及與現行管廊連通未發現有系統性的研究和實踐。本文以夏滌路綜合管廊工程為例，重點闡述該項目的相關工程實踐及要點。

1 工程概況

1.1 工程背景介紹

世博管廊建于2009 年，現根據世博文化公園規劃要求，將其局部廢除并新建夏滌路綜合管廊，與現行保留段管廊連通，形成新環路。新建管廊位于新建夏滌路西側人行道下，為支線型管廊，采用單艙布置，其中接艙段分別為博成路、國展路，具體如圖1所示。

圖1 綜合管廊地理位置

1.2 基坑基本情況

新建管廊總長度約為380 m，共劃分為5 個分區、17 個分段，凈寬度為4.90～10.66 m，如圖2 所示，基坑開挖深度3.130～7.616 m，局部集水井落低處挖深9.387 m 及9.341 m。基坑圍護形式主要采用SMW 工法樁圍護以及首道混凝土支撐、第二道鋼支撐。其中新老管廊接艙處均采用φ2 000@1 400 mm MJS 工法樁進行基坑止水封閉及加固保護，樁長14.3 m，如圖3 所示，接艙段基坑概況見表1。

圖2 綜合管廊平面示意圖

圖3 單艙接雙艙圍護平剖圖

表1 接艙段基坑概況 單位：m

1.3 主體結構描述

國展路管廊為雙艙形式，其斷面尺寸為3.5 m×6.0 m，混凝土均采用水下C35P8，結構厚度均為0.3 m，廊頂覆土約2.2 m。

新建管廊采用明挖法施工，標準段斷面外包尺寸為3.3 m×3.8 m，結構混凝土采用水下C35P8，結構厚度0.3～0.5 m，管廊頂覆土為3.0 m。

1.4 工程地質條件

該工程場地屬于濱海平原類型，最大開挖深度為9.387 m，深入土層④號淤泥質黏土層，鉆孔灌注樁樁端處于⑤2-2砂質粉土夾粉質黏土，具體鉆探土層剖面圖如圖4 所示，土體物理力學性質詳見下表2。

表2 地基土物理力學性質參數表

圖4 基坑及地質剖面示意圖（單位：mm）

1.5 不良地質條件及處理

該工程場地內遍布結構松散、欠固結的雜填土以及土質軟弱、具有流變、觸變特性的軟土，分布不均，最深達9.2 m，在樁基施工過程中需埋設長護筒，同時要嚴控泥漿指標。

原上鋼三廠、世博蘇浙餐館、世博步行橋遺留的基礎、底板、預制管樁、回填建筑垃圾等地下障礙物，在灌注樁、三軸攪拌樁施工前必須進行全線探摸、清障，埋深＜4 m 挖機鎬頭破碎后清理，地下障礙物埋深＞4 m，本工程采用了全回轉鉆機、旋挖鉆機多種機械組合進行清除，同時嚴把回填質量關，避免樁基施工時出現二次人為障礙。

1.6 水文地質條件

1.6.1 潛水

該工程擬建場地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，其水位動態變化主要受控于大氣降水、地面蒸發。根據上海市長期觀測經驗，低水位埋深取1.5 m，高水位埋深取0.50 m。

1.6.2 承壓水

該工程管廊基坑最大挖深7.616 m，兩處集水井落低處最大挖深分別為9.387 m 和9.041 m。經計算非集水井落低處基坑開挖過程中，無需考慮承壓水突涌影響，而在集水井落低處基坑開挖時，需提前采取有效措施（管井按需開啟）控制承壓水。

1.7 基坑周邊環境

本工程場地狹小，全程單側作業（借用新建夏滌路，寬度為20 m），且周邊環境復雜，新建綜合管廊西側主要為在建世博文化公園片區，西南則為規劃地鐵19 號線項目大臨及施工現場，東側為盧浦大橋、軍用（國際）光纜及規劃宛平南路隧道，此外，新建管廊需連通現行管廊，詳見表3 和圖1 及圖5。

圖5 綜合管廊斷面示意圖（單位：m）

表3 新建管廊周邊環境

2 基坑施工控制

2.1 接艙處止水處理

該工程采用MJS 工法對原管廊進行加固保護及接艙施工時的止水處理，其直徑取2 000 mm，采用42.5 普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比宜為1∶1，水泥摻量取40%，單方水泥用量取720 kg。MJS 正式施工前須進行現場試成樁試驗，確定施工參數（見表4）和施工步驟。同時為避免破壞原管廊結構，須開樣溝準確定樁位，按照試驗參數嚴控施工質量[1]。

表4 MJ S 施工控制參數

2.2 降水施工

由于本工程基坑內進行了抽條及部分坑底滿堂加固處理，深化降水方案采用井點降水，按單井有效疏干面積200 m2布置（φ273 mm 鋼管，間距≤15 m，盡量避開加固區），共計布置24 口。新老管廊接艙處，坑底平臺各設置環形輕型井點一套（φ48 mm 鋼管，間距≤1.5 m），經驗算在基坑開挖階段,降水方案滿足基坑土方開挖要求。

2.3 基坑開挖施工控制

上海地區軟土的特性應用“時空效應”理論，嚴格遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，實行分區、分段、分層、對稱限時開挖，并及時支撐、及時施做底板，縮短基坑無支撐暴露時間。

3 接艙施工

既有管廊開洞前，征詢所涉及產權單位及原管廊設計單位意見，編制了接艙專項施工方案，其中包括既有結構、管線（上水、超高壓、高壓、信息等）保護措施，接艙作業、自動化監測等，具體如圖6 至圖10所示。經專家論證后，上報相應產權單位審批通過后方進行接艙作業。

圖6 單艙接雙艙頂板平面圖（單位：mm）

圖7 單艙接雙艙中板平面圖（單位：mm）

圖8 單艙接雙艙底板平面圖（單位：mm）

圖9 單艙接雙艙節點構造（開洞）剖面圖（單位：mm）

圖10 單艙接雙艙節點細部構造（開洞、利用）示意圖（單位：mm）

3.1 保護措施

3.1.1 既有管廊保護

既有管廊頂卸土完成后，于管廊拆除作業施工前，需對管廊頂板施以支撐保護，支撐保護體系選用扣件式鋼管排架（采用φ48×3.25 mm 鋼管）。

3.1.2 管線保護

針對國展路綜合艙兩側管線，由于上方頂板需進行局部切除，為防止切除施工中碎屑掉落損壞下方高壓電力管線、信息光纜，應權屬單位要求，需采取隔離措施，如圖11 所示。

圖11 隔板保護剖面示意圖（單位：mm）

3.1.3 既有管廊內管線保護區與作業區域隔離

采用120 mm 厚磚墻隔離（磚墻由廊內底板面砌筑至頂板），防止管廊鑿除施工中部分材料、工具飛濺損壞廊內管線。

3.2 切割作業

3.2.1 設備選型、分塊切割及吊裝

綜合現場實際情況，合理選擇機具組合。本次拆除作業設備選擇見表5，吊裝設備選擇QY25K 型汽車吊，按最不利切割工況驗算：1×2.1×0.3×2.5=1.575 t＜5 t（鋼筋混凝土密度取2.5 t/m3），符合起重要求。

表5 切割方案比選

3.2.2 靜力切割

管廊拆除方案優選（見表5）采用靜力切割工藝[2]，具體切割部位如圖12 所示，其施工流程為：定位、放線→鉆工藝孔（起吊孔）→切割→混凝塊起吊→清運到指定地點。切割設備明細見表6。

圖12 單艙接雙艙開洞平、剖面示意圖（單位：mm）

表6 切割工藝設備表

3.3 細部構造

舊混凝土面鑿毛清洗處理，保證新舊混凝土黏結效果，新老結構鋼筋連接采用植筋處理；如圖13所示，防水措施除主體結構采用構造防水外[3]、還采用抗滲混凝土，并采用遇水膨脹止水膠、預埋注漿管、外包防水卷材三道工藝，多道保險。

圖13 現場作業示意圖

3.4 施工監測

3.4.1 基坑監測

該工程基坑監測歷時257 d，累計布設各類監測點位271 處（如圖14 所示）。基坑開挖階段變形占總變形的90%以上，底板澆筑完成后，墻體變形趨于收斂。由于單邊作業，挖機、大型機械、土方運輸車輛集中在基坑東側，導致這一側變形整體比西側略大。單根據監測數據分析，變形數值均在允許范圍內。本文節選圍護體深層側向水平位移（測斜）、盧浦大橋立柱沉降監測數據，如圖15 和圖16 所示。

圖14 基坑監測點位布置示意圖（節選）

圖15 圍護測斜變形曲線圖（節選）

圖16 監盧浦大橋立柱垂直位移變化曲線圖（節選）

3.4.2 自動化監測

在接艙施工階段，為確保原管廊及廊內管線的安全運營，同時應產權單位要求，在國展路原管廊側墻安裝7 個自動化靜力水準監測點位進行24 h 實時監測，快速、準確地對數據進行分析、反饋[4]，數據也可通過PC 端或移動APP 實時共享。同時布設16 個人工沉降監測點復核，歷時60 d（完成施工覆土后1個月變形收斂為止）具體監測布點如圖17 所示。

圖17 原管廊監測點位布置圖（節選）

自動化監測項目：管廊結構豎向位移監測、管廊內超高壓電力管線豎向位移監測。監測頻率默認為1 次/h。設定報警值見表7，變形曲線匯總見圖18、圖19。

圖18 自動化監測變化曲線圖（節選）

圖19 人工監測變化曲線圖（節選）

表7 監測報警值一覽表

根據自動化沉降監測數據，接艙部位沉降最大約-1 mm，整體差異沉降較小，監測數據與人工比對一致。同時接艙部位采用靜力切割施工，對周邊環境和既有管廊設施影響較小。

4 結 語

基于復雜環境下綜合管廊新建及接艙施工實踐，該工程攻克了許多難題，譬如場地狹小、遍布地下障礙物，從工程開工至主體結構完工后立即移交夏滌路道路工程施工道路，全程單側作業。對于地下障礙物清除選擇多種適應型機械組合，快速、有效地完成了清障工作。SMW 工法在施工期間采取一系列加固、保護措施，全程重點監測重要光纜、盧浦大橋橋墩等建（構）筑物，直至工程完工，各監測項目變形結果均滿足相關要求。同時針對接艙施工工藝復雜、質量要求高等難題，在接艙前，通過征詢原管廊設計單位、各產權單位、接管單位意見及建議，編制專項施工方案，經專家論證報各產權單位審批后嚴格執行專項方案，合理組織施工，順利完成了接艙作業，現行管廊運行平穩，未出現沉降報警。

同時在“規劃先行、適度超前、因地制宜、統籌兼顧”的原則下，超前規劃能夠很大程度的避免接艙作業。針對該項目，接艙作業中的新老結構處理、質量控制是重點，除混凝土自防水外，多道防水措施仍有改善的空間，也是努力的方向。接艙作業也應遵循“滿足功能需要，對原有管廊不動或少動”的原則選擇最優的接艙方案。