夏倫學

（合肥市排水管理辦公室，安徽 合肥 230001）

1 工程概況

本工程截流工程起點為和平路礦機南泵站，終點為巢湖南路西李郢泵站，沿線截流礦機南泵站、二里河、池郢泵站、西李郢箱涵初期雨水；管線全長約2.4km，管道埋深現(xiàn)狀地面以下18m，最大管徑3m，施工過程中在安徽省首次采用大管徑、長距離曲線頂管技術，實現(xiàn)管線兩次穿越南淝河目標。調蓄工程由調蓄池、進水泵房、除臭間組成，均為地埋式，建成后地上空間利用為濱河公園。調蓄池位于銅陵路橋與巢湖南路交口東北側，緊鄰南淝河5m，最大埋深14.8m，容量5 萬m3，為安徽省目前首座最大單體容量調蓄池。

2 本工程施工難點分析

2.1 截流工程難點

1.截流管線穿越老城區(qū)，兩次穿越南淝河。南淝河歷經多次改道、自然沖刷、人工拓寬形成目前河道現(xiàn)狀，歷次治理河道中保留的木樁、砌石擋墻、混凝土灌注樁擋墻因為年代久遠，無法勘察具體位置，截流管頂進施工充滿未知性；截流管線穿越交通繁忙、建筑物密集的老城區(qū)，綠化、桿管線遷移量大，且施工場地受限；由于接駁點位于南淝河兩岸，截流管的貫通需要兩次橫穿南淝河，因南淝河流域地質情況復雜、土質較差，暫無頂管施工橫穿南淝河成功案例。

2.頂管穿越混凝土排樁。5#-28#管道頂管施工穿越南淝河北岸防洪墻樁基，樁基為三排φ400mm 的鋼筋混凝土灌注樁，管道與樁基交叉，管道需穿越破除樁基6 根。

3.19#-20#井頂管穿越直徑2m 污水管道。直徑3m截流主管穿越銅陵路，與現(xiàn)狀銅陵路2m 污水主管交叉，垂直凈距2.38m，原設計方案為頂管前注漿加固，但經現(xiàn)場三次試驗，由于加固層土體密實度高，漿液無法注入。該老管道為南淝河左岸服務范圍內唯一進水主管，收水面積35.4km2，滿負荷情況下污水量約24 萬m3/d，該管道的運行狀況對片區(qū)的污水收集起到關鍵性作用，如何保證在頂進過程中管道不受破壞是本工程難點之一。

4.頂管穿越河床沉積巖層。南淝河河道范圍內，地質條件復雜，地質報告中雖顯示管線所在土層為⑤粉土層，但在5#～10#井頂進至18m 時，頂管機頭正前方遇到大量石塊，導致該段頂管無法正常施工。

2.2 調蓄工程難點

1.相鄰基坑影響。調蓄池基坑115.5m*59.5m，基坑深度14m；進水泵房工程基坑為長方形，沿南北向布局，基坑長約40m，寬約30m，基坑深度23m。兩基坑相鄰最短距離僅為17.6m，在各自基坑影響范圍內。

2.調蓄池與進水泵房深基坑止水。本工程跨汛期施工，調蓄池和進水泵房基坑緊鄰南淝河，最短距離僅為5 米，南淝河汛期水位為10.1m，調蓄池池底高程-1.73m，水位差11.83m；進水泵房池底高程-8.9 高程，水位差19m。施工區(qū)域內土層分布為透水性大的雜填土、淤泥和粉土（含細砂），透水率極高。

3.調蓄池深基坑支護。調蓄池基坑115.5m*59.5m，設計采用三道魚腹梁鋼支撐技術，該施工區(qū)域地質復雜且毗鄰南淝河，合肥暫無該技術使用的案例。

4.進水泵房基坑支撐換撐與換撐。進水泵房基坑平面尺寸31.8m*44.6m，深度23m，基坑支護設計5 道鋼支撐，基坑開挖至底層，內部鋼支撐縱橫交錯，支撐拆除與換撐制約主體結構施工。

5.23 #截流井狹小空間導流。23#截流井井周邊原始桿管線較多，且處于巢湖南路上，附近居民比較集中，施工場地狹小，交通受限。每年6 月至9 月份西李郢泵站運行正常排水流量在5m3/s；10 月份至次年5 月份，泵站在有臨時暴雨或間接性雨水期間需要正常運行。

6.土方運輸。本項目調蓄站與截流管頂管工程土方工程量約22 萬m3，因項目周邊用地緊張，施工現(xiàn)場不具備堆土條件。土方工程施工跨越中高考期間，土方運輸問題制約本工程施工進展[1]。

3 針對本工程施工難點的解決措施與新技術應用

3.1 截流工程

3.1.1 大管徑、長距離曲線頂管，解決導行難題

（1）為實現(xiàn)減少征拆面積、減輕對周邊居民交通出行影響、綠色施工目標，通過前期現(xiàn)場勘查，建設單位會同設計、施工單位，進行管線線路優(yōu)化、深化設計，通過曲線設計和增設中繼間將工作井數(shù)量由27座減少至15 座；項目部通過改進傳統(tǒng)泥水平衡頂管工藝，成功完成曲線頂管1154m。該技術為安徽省首次采用泥水平衡式曲線頂管工藝進行大管徑頂管施工，達到國內領先水平。

（2）針對5#井至28#井穿越南淝河頂管，結合現(xiàn)場實際情況，在沿管道頂進方向上方鋪設防雨布，進行黏土覆蓋，解決了因管頂覆土較淺和浮力較大導致河水倒灌的難題。

3.1.2 增設貝殼頭，解決穿越混凝土排樁難題

針對5 號井至28 井穿越南淝河混凝土排樁難點，結合現(xiàn)場實際，借鑒TBM 工作原理，在泥水平衡頂管機頭前方設置貝殼頭研磨鋼筋混凝土排樁，同時在管道頂進完成后對擋墻下部進行注漿加固，防止了管道下方土體不均勻沉降。

3.1.3 采用MJS 工法樁加固技術，保護現(xiàn)有直徑2m污水管道

由于老管道下方為粉土層（混粉細砂），為了保證王小郢污水整體系統(tǒng)運行的安全可靠，并結合南淝河中游調蓄管d3000 管道的施工，擬采用MJS 工法樁對老管道正下方頂管層土體進行加固。

3.1.4 旋挖鉆機鉆孔取石，解決穿越沉積巖層難題

針對穿越沉積巖層問題，施工過程中進行補勘，精準定位巖層分布位置。頂管施工前，采用旋挖鉆機在機頭前方鉆孔，將石塊取出后回填黏土，解決了穿越沉積巖層的難題。

3.2 調蓄工程

3.2.1 科學計算+智慧監(jiān)測，解決相鄰基坑影響難題

為解決相鄰深基坑施工的影響，基坑施工前，我公司與設計單位采用GTS 軟件進行了三維整體協(xié)同計算，對調蓄池及泵站基坑同時開挖工況進行模擬。且采用預應力魚腹梁鋼支撐技術，增強了水平支撐作用，減小了基坑變形，減少了相鄰基坑影響問題，提高了基坑整體穩(wěn)定性。采用多功能監(jiān)測警報系統(tǒng)，根據監(jiān)測數(shù)據調節(jié)支撐系統(tǒng)預應力，保障了支撐體系的有效性和安全性，顯著降低了支撐體系對基坑施工空間的影響，提高了基坑施工效率。同時調蓄池基坑在開挖之前已將調蓄池抗拔樁施工完畢，避免開挖后由于支護內部鋼支撐的存在，在基坑底無法施工抗拔樁。項目部根據模擬工況，調整基坑支護與開挖方案，確定了“調蓄池分區(qū)開挖，進水泵房慢開挖、快支撐”開挖與支護原則，同時在支撐構件上安裝實時監(jiān)測設備，實現(xiàn)自動預警與報警。2019 年9 月22 日完成調蓄池15m 深基坑土方開挖工作、2019 年10 月4 日完成進水泵房23m 深基坑土方開挖工作，為主體結構施工爭取了寶貴時間[2]。

3.2.2 高壓旋噴+新三軸攪拌樁，解決止水難題

我公司根據前期施工灌注樁繪制的詳細土層分布圖，對樁間高壓旋噴及外側三軸攪拌樁施工參數(shù)隨土層分布情況進行調整；同時對三軸攪拌樁機攪拌頭進行二次改進，解決了三軸攪拌樁機在硬質土層中無法成樁的難題。基坑開挖完成后，基坑內壁無滲透點，有效止水，實現(xiàn)基坑安全。

3.2.3 預應力魚腹梁鋼支撐技術，鋼材重復利用，實現(xiàn)快速出土

基坑開挖過程中，應用預應力魚腹梁鋼支撐技術，魚腹梁每層支撐安裝與挖土順序相同，必須等每塊區(qū)域支撐安裝結束后，且施加預應力達到100%后，則該區(qū)域內土體可開挖至下一層，邊坡需預留；如工期較長，建議每層所有支撐體系全部完成時，再挖下層土體，沿拱形桿件拋物線方向布設鋼絞線，通過在下層基坑土體開挖前施加預應力，增強鋼桁架的剛度，實現(xiàn)大幅限制圍護結構位移，為主體結構施工創(chuàng)造較大廣闊空間；拆撐過程中，通過設置素混凝土換撐帶及支撐，限制支撐變形，解決了傳統(tǒng)轉換支撐帶來的結構防水難題。同時有效地控制深基坑的變形，保證施工安全，在施工過程中對調蓄池基坑支護采用的水平可調節(jié)拱形裝配式鋼支撐施工方法，可以明顯減小深層土體的水平位移累積量，在基坑繼續(xù)開挖的過程中，深層土體的水平位移的變化速率明顯減緩，達到有效控制深基坑變形的效果。各類鋼構件可重復使用，施工成本較傳統(tǒng)混凝土支撐降低了23.5%，也有效保證了施工質量。

3.2.4 逆作法拆換撐施工技術，解決基坑穩(wěn)定難題

進水泵房基坑深度為23m，設置5 道鋼支撐，為解決傳統(tǒng)進水泵房內部鋼支撐縱橫交錯不便于主體結構施工，我公司會同設計院進行深化設計，利用泵房隔墻作為傳力構件，在縱向側墻隔墻位置增加混凝土傳力帶。

1.換撐順序。主體結構底板施工→澆筑素混凝土換撐帶→拆除底層拱形梁裝配式支撐→安裝斜拋撐→主體結構板墻施工→澆筑中間層傳力帶→拆除上層支撐。

2.澆筑素混凝土換撐帶。在主體結構底板施工過程中，根據設計圖紙，在底板與圍護結構之間澆筑素混凝土傳力帶，素混凝土換撐帶達到設計強度后，拆除底層拱形梁裝配式支撐。

3.安裝斜拋撐、澆筑中間層傳力帶。（1）主體結構底板施工完畢后，利用底板上設置的混凝土牛腿安裝斜支撐，斜支撐頂部位于結構外墻內側；考慮斜支撐與建筑物支撐架交叉，板墻進行鋼筋安裝時，在板墻鋼筋中預埋支撐鋼板，用臨時排架支撐斜撐，保證板墻鋼筋不受斜支撐自重影響整體偏移；板墻模板安設后，斜支撐與板墻一起成型，待板墻混凝土強度達到設計要求后，拆除斜支撐臨時支撐。（2）板墻混凝土強度滿足拆模要求后，拆除中間層傳力帶處外模板，在外墻和圍護結構之間澆筑傳力帶鋼筋混凝土[3]。實現(xiàn)換撐體系轉換同時不影響主體結構施工的目標。

3.2.5 研發(fā)導流式基坑支護新體系，解決狹小空間導流難題

23#截流井基坑開挖前，通過在待開挖基坑外圍施工內外兩圈高壓旋噴樁并分別內插H 型鋼，內外圈樁體均設置混凝土冠梁，且內外圈樁體間隔采用梁支撐連接，在樁間開挖形成導流槽，原箱涵側壁開孔，與導流槽之間相連形成導流。

雙層支護體系形成滿足連續(xù)自流能力的導流槽，維持原有箱涵的過流能力，為23#截流井主體結構施工提供了安全穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境。

3.2.6 船運土方，實現(xiàn)綠色施工

調蓄工程土方工程量約22 萬m3，施工過程中充分運用緊鄰南淝河地理優(yōu)勢，采用船運方式，有效節(jié)約土方工期3 個月，實現(xiàn)綠色環(huán)保目的。

4 總結

此工程為解決二里河、史家河、池郢泵站及西里郢泵站排口對南淝河干流中游段的污染，同時在濱水公園內新建調蓄站一座，其中調蓄池容量為5 萬方，另有進水泵房及除臭間等設施，調蓄站主體結構為地埋式設計，建成后恢復原有公園；且在濱河路、巢湖路新建截流管一道，管道長度2400 米，管徑d1200-3000mm。

其中調蓄池為鋼筋砼結構，平面尺寸112.1*63.7m，開挖深度約15m，基坑圍護采用“鉆孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁止水帷幕+三道裝配式預應力魚腹梁鋼支撐”；進水泵房為鋼筋砼結構，平面尺51.2*25.2m，開挖深度約23m，基坑圍護采用“鉆孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁止水帷幕+五道裝配式預應力魚腹梁鋼支撐”，除臭間為鋼筋砼結構，平面尺寸34.7*11.7m，開挖深度約7m，管理用房為兩層鋼筋砼結構，建筑面積789.61m2，計量井平面尺寸3.5*2.5m，開挖深度3.6m；另有調蓄站運行所需要的給水管、雨、污水管線等配套設施。

截流頂管工程在保證設計使用功能的前提下，采用長距離曲線頂管施工工藝，將原設計28 座管井優(yōu)化為15 座，大大的減輕了城市交通壓力，降低了對周邊居民生活出行及環(huán)境影響，同時減少了大量珍貴苗木的遷移。其中d3000mm 管道總長度為1700m，單次頂進最長長度約400m，曲線率半徑為920m，是安徽省首例大口徑長距離曲線頂管成功的先例。實施過程中，項目部克服種種困難，控制頂進速度、泥倉壓力、注漿量等方法，兩次順利地穿越南淝河河道以及銅陵路原有污水主管道。

通過新型止水體系、預應力魚腹梁鋼支撐、狹小空間導流式支護新體系等技術應用，調蓄工程提前3個月主體結構完成、23#截流井提前4 個月改造完成發(fā)揮工程效益，為實現(xiàn)5 月底通水目標打下了堅實基礎。大管徑、長距離曲線頂管技術的應用，不僅節(jié)約了工程成本，同時大幅度減少綠化、桿管線遷移，減輕了老城區(qū)交通導行壓力，具有較好的經濟效益。