朱體瀚

浙江上嘉建設(shè)有限公司 浙江 嘉興 314000

在復雜的周邊環(huán)境和嚴苛的施工要求等因素制約下，地下連通口常規(guī)采用的明挖法將給城市交通帶來很大不便，且已無法滿足地下管線、鄰近構(gòu)筑物的保護要求。近年來，在市政地下工程施工中，凍結(jié)暗挖法施工技術(shù)的運用已趨于成熟，但在城市綜合體工程中還未得到普及。為此，本文結(jié)合上海虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期08地塊D13街坊城市綜合體項目地下連通口工程的特點，對凍結(jié)暗挖法在城市綜合體地下連通口施工中的運用做進一步探索[1-2]。

1 工程概況

1.1工程場地位置概況

本次施工范圍為上海市虹橋核心商務(wù)區(qū)08地塊，北側(cè)與外部共有2個連通口，分為甬虹路管溝、甬虹路地道。2個連通口內(nèi)側(cè)均采用φ1 300 mm鉆孔灌注樁圍護，外側(cè)施工厚800 mm的TRD工法樁。連通口對側(cè)為臨時封堵墻封閉。連通口上方為已通車的甬虹路，西北側(cè)為公交車站樞紐，甬虹路能源管溝連通口與既有虹橋能源管溝相貫通，甬虹路地道連通口與已營業(yè)的龍湖虹橋天街商業(yè)中心地下連廊相貫通。甬虹路能源管溝、甬虹路地道2座連通口底部埋深分別為12.250、12.406 m，均位于③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層和④淤泥質(zhì)黏土層，呈流塑（松散）狀態(tài)，具高壓縮性。

1.2障礙物類型及清障方案選擇

對工程產(chǎn)生影響的主要因素是來源于大氣降水的地下水——淺部的潛水，地下水高水位為－0.5 m，低水位為－1.5 m。針對水位很淺的本場地潛水問題，可以推斷地基土對混凝土有一定的微腐蝕作用，且地下水對鋼也具有一定程度的弱腐蝕性。沿甬虹路布置有市政給水、φ600 mm污水、φ1 000 mm雨水、信息、電纜等管線。

為保證施工連通口安全，甬虹路管溝、甬虹路地道2個連通口采用凍結(jié)礦山暗挖法進行施工。

2 施工方案及工藝流程

2.1凍結(jié)方案設(shè)計

1）甬虹路管溝連通口、甬虹路地道連通口采用“08地塊內(nèi)鉆孔，凍結(jié)臨時加固土體，礦山法暗挖構(gòu)筑”的施工方案，即：利用水平孔在08地塊內(nèi)凍結(jié)并且加固地層，使外圍土體能夠凍結(jié)，形成強度高、封閉性好的凍土帷幕，并在其中使用礦山法開挖構(gòu)筑。2個連通口的地層凍結(jié)以及開挖構(gòu)筑施工均需在08地塊內(nèi)進行。

2）根據(jù)凍土強度，設(shè)計甬虹路管溝連通口、甬虹路地道連通口以及申長路地道連通口的凍結(jié)壁厚度為：頂板凍結(jié)壁1.7 m，底板凍結(jié)壁1.7 m，側(cè)墻凍結(jié)壁＞1.7 m，開挖區(qū)內(nèi)的“十”字形凍結(jié)壁為1.4～2.2 m。凍土的平均溫度≤－10 ℃。設(shè)計積極凍結(jié)時間為40 d，開挖施工期間可適當調(diào)節(jié)鹽水溫度，進行圍護凍結(jié)。

3）根據(jù)設(shè)計凍結(jié)帷幕厚度和形狀，甬虹路管溝連通口共布置37個凍結(jié)孔（包括1個透孔），孔深3.400～4.710 m。甬虹路地道連通口共布置50個凍結(jié)孔（包括1個透孔），孔深3.300～4.329 m。為穩(wěn)定開挖撐子面的自立性，在分區(qū)間布設(shè)1排凍結(jié)孔，防止開挖時出現(xiàn)側(cè)方坍塌。為及時掌握該溫度場的變化情況，在其范圍內(nèi)設(shè)置6個測溫孔，以監(jiān)測凍結(jié)壁厚度、內(nèi)墻界面溫度、平均溫度和開挖區(qū)附近地層凍結(jié)情況；監(jiān)測時可根據(jù)實際情況適當調(diào)整孔的數(shù)量、位置和角度。具體凍結(jié)孔布置如圖1、圖2所示。

圖1 甬虹路管溝連通口凍結(jié)孔布置示意

圖2 甬虹路地道連通口凍結(jié)孔布置示意

在連通口內(nèi)側(cè)非凍結(jié)處布置2個泄壓孔，可準確判斷凍結(jié)壁是否出現(xiàn)交圈的情況，并且可以釋放凍脹壓力，達到保護周邊環(huán)境的目的。

2.2開挖施工設(shè)計

在連通道開口處搭設(shè)工作平臺，將08地塊B2層車行道作為排渣及材料運輸通道。通過凍結(jié)加固情況分析凍結(jié)壁是否達到設(shè)計要求，在確認探孔可以進行正式開挖后，鑿除門洞部位鉆孔灌注樁，用礦山法施工。

將甬虹路管溝、甬虹路地道2座連通口各分為2區(qū)開挖，1區(qū)開挖完成并完成初期支護后，方可進行2區(qū)開挖（圖3、圖4）。單區(qū)開挖時采用上下短臺階掘砌的方式進行施工，開挖掌子面可適當放坡，保證土體的自穩(wěn)性。通過觀察土體加固情況確定開挖步距，并控制其與初期支護一致，特殊情況下最大步距不超過0.8 m。

圖3 甬虹路管溝連通口開挖分區(qū)

圖4 甬虹路地道連通口開挖分區(qū)

開挖工序主要為：

1）鑿除Ⅰ區(qū)斷面內(nèi)的鉆孔灌注樁，進尺0.4 m，并架設(shè)第1榀鋼架支撐。

2）斷面進尺0.4 m，此范圍均處于原08地塊已完成的φ1 300 mm鉆孔灌注樁加固范圍內(nèi)，進尺完成后架設(shè)第2榀鋼架支撐。

3）斷面繼續(xù)進尺0.4 m并架設(shè)臨時支撐，穿過鉆孔灌注樁加固范圍，特殊情況下最大開挖進尺不超過0.7 m。

4）鑿除剩余土體，單次開挖進尺與臨時鋼架進尺間距保持一致。

5）Ⅰ區(qū)完成貫通后，開始Ⅱ區(qū)開挖。開挖工序與Ⅰ區(qū)一致，并架設(shè)臨時鋼架支撐，與Ⅰ區(qū)支撐完成對接并檢測連接的牢固程度。

2.3初期支護設(shè)計

初期支護采用材質(zhì)為Q235B的HW200 mm×204 mm×12 mm×12 mm型鋼加工而成，型鋼支撐連接方式主要為焊接和螺栓連接，構(gòu)件拼接采用10.9級高強螺栓副。

為了防止支架間出現(xiàn)凍結(jié)壁變形的情況，并減少冷量損失，鋼支撐后均需要用木背板密背填充，開挖面與木背板之間的空隙，采用M10水泥砂漿或C20混凝土充填密實，不得留有空隙。噴射混凝土厚度為250 mm，木背板厚度為30 mm。

3 施工要點

3.1鉆孔施工

采用MD-60型鉆機2臺施工，單側(cè)打鉆。采用二次開孔工藝，并安裝密封裝置，以防鉆透內(nèi)墻時大量出泥、出水。施工前備好應(yīng)急物資。成孔后及時充填注漿補充鉆孔時的水土流失。

施工時要保證鉆孔孔位、深度、偏斜、壓力試漏達到設(shè)計要求，否則應(yīng)打補孔。

本次施工范圍內(nèi)存在較多原圍護結(jié)構(gòu)，如遇圍護結(jié)構(gòu)難以鉆進，應(yīng)使用合金鉆頭掏孔成形后，下方布置凍結(jié)管。布置凍結(jié)管時應(yīng)快速及時，避免水土充填已掏孔。

選擇優(yōu)質(zhì)凍結(jié)管材，采用優(yōu)質(zhì)焊接材料保證焊接質(zhì)量，接頭焊縫厚度不少于管壁厚度，焊縫平緩、光滑，無咬肉、夾渣、突出棱角等現(xiàn)象，責任到人，做好鉆孔施工記錄。

3.2凍結(jié)施工

本次工程的2座連通口埋深較淺，施工期間凍結(jié)溫度場受大氣溫度影響也值得關(guān)注，因此在積極凍結(jié)前需對凍結(jié)區(qū)域外2 m的范圍采取保溫措施。

采用技術(shù)自動化監(jiān)測系統(tǒng)，通過在凍結(jié)站安裝運行監(jiān)控箱，采用流量計、自動液位儀等，實時監(jiān)測鹽水溫度及流量、測溫孔溫度，及時分析凍結(jié)壁的擴展速度和厚度，預計凍結(jié)壁達到設(shè)計厚度的時間。

融沉注漿遵照多點、少量、多次、均勻的循序漸進原則，并通過監(jiān)測結(jié)構(gòu)、地面以及建筑物的沉降和解凍溫度場等變化，適當調(diào)整注漿量以及時間間隔，確保其能穩(wěn)定沉降。

3.3開挖支護

根據(jù)開挖工序，首先搭設(shè)底梁并檢查平整度及精平找正，嚴格按照設(shè)計要求保證鋼架支撐間距誤差不大于5 cm。再搭設(shè)兩邊側(cè)柱，利用水平尺檢查垂直度，并與底梁連接牢固。最后利用叉車將頂梁安裝就位，鋼架支撐整體連接螺栓復擰并達到終擰要求。鋼架支撐完成安裝后立即于背后填充木背板，并使用水泥砂漿（或C20混凝土）充填密實空隙。

待通道開挖貫通后，鋼支架外掛φ6 mm@200 mm鋼絲網(wǎng)，用混凝土噴射機噴射混凝土，以達到初期支護的目的。噴射混凝土厚度要包住鋼支撐。噴射完畢后，要及時進行表面的修整。

正常初期支護可每支護2～4榀鋼支架施工1次噴射混凝土，但當臨時支架受力明顯時，架設(shè)支架后應(yīng)立即噴射混凝土進行支護。

初期支護中噴射混凝土是很關(guān)鍵的工序，為減少噴射混凝土回彈量，提高質(zhì)量，可以采用濕噴工藝，分層施工，每層厚度不大于5 cm。其流程為：安裝調(diào)試→注水、送風→攪拌并按配比上料→噴射。

3.4施工監(jiān)測

2座連通口積極凍結(jié)40 d后，平均溫度為－11.5 ℃，凍結(jié)壁平均發(fā)展速度為25～48 mm/d，按最低凍結(jié)壁發(fā)展速度計算，凍結(jié)壁厚度為1 749 mm，達到設(shè)計要求。

施工完成后，甬虹路連通口附近構(gòu)筑物累計最大沉降點的沉降值為－1.8 mm，鄰近管線的最大沉降累計值為－6.5 mm，地表最大沉降累計值為－7.0 mm。

4 結(jié)語

1）本工程安全完成，可以證明在城市綜合體項目中使用凍結(jié)暗挖法施工地下連通口的可行性和合理性。通過合理設(shè)計凍結(jié)孔、泄壓孔、分區(qū)開挖，完善凍結(jié)監(jiān)測系統(tǒng)，可準確判斷凍結(jié)帷幕的發(fā)展情況。

2）在商業(yè)區(qū)等城市繁華區(qū)域內(nèi)采用凍結(jié)暗挖法施工地下工程，可在一定程度上減少對現(xiàn)有環(huán)境的影響，減緩建筑施工時對交通的服務(wù)性影響。