地鐵車站過河段圍堰的設計與施工

單 旻

（上海建工七建集團有限公司，上海市 200050）

0 前言

隨著城市建設的發展，工程建設越來越受到周邊環境條件復雜因素的制約，在上海，市內的河道也成為限制工程實施的制約因素之一。軌道交通10號線的一座車站，在建設過程中需要穿越一條河道，無類似的工程可以類比，因此必須制定針對河道施工的一套特別有效措施，它亦是保證車站的順利實施成為整個工程成敗的關鍵。

1 工程概況

上海軌道交通10號線江灣體育場站工程，車站總長489.401 m，標準段總寬為18.6 m。車站開挖深度為16.5 m，采用800 mm厚的地下連續墻作為圍護結構，第一道為混凝土支撐，下四道均為609鋼管支撐，樁基礎為800 mm直徑的鉆孔樁，以抗拔樁為多。在河道部位車站頂板與河道河床、公路橋梁橋臺結合為一體，構筑成一個梯形的河床斷面，頂板標高即為界泓浜河床底標高（+0.200 m），頂板厚度600 mm，采用鋼纖維混凝土，鋼纖維摻量0.4%；車站頂板上施工膨潤土防水毯，再附200 mm厚鋼纖維混凝土罩面，鋼纖維摻量0.7%，最后敷設聚脲防水涂料。車站界泓浜段結構剖面見圖1。

圖1 車站界泓浜段結構剖面圖（單位：mm）

2 總體流程

在河道中設置圍堰主要要面對以下幾個方面的問題：一是圍堰以后作為車站施工的主要擋水結構，必須確保不會發生滲漏；二是圍堰必須承載地下連續墻成槽機施工時造成的超載，對圍堰的剛度有較高的要求；三是需要滿足水務部門對河道暢通提出的要求，即在汛期保證河道一半以上截面通水，非汛期保證河道不斷流。

通過對圍堰的各個不利工況均作事先的分析評估，最終確定了圍堰的施工流程為：

（1）汛期保證一半河道通水，東塊先打設南面1/2圍堰，并進行后續抽水、清淤、拉錨、土體加固、清樁、地墻施工，及排設通水涵管。通水涵管直徑1 500 mm，底標高+0.80 m，頂標高+2.30 m。期間留北面1/2河道通水，等待非汛期的到來。

（2）非汛期時，圍堰向北延伸將河道封堵（相應部位拆橋），僅留涵管通水，并施工地墻結束。

（3）按正常的基坑施工流程，挖土施工、架設支撐、底板施工、中板施工、頂板施工、架設橋梁。

3 圍堰方案

3.1 圍堰的形式及范圍

為確保圍堰止水質量及圍堰內施工安全，打設雙排鋼板樁（內外側皆為拉森Ⅳ號鋼板樁L＝15 m，中間回填密實土，上口用Ф28螺桿鋼筋拉結）。內外圍檁均采用雙拼700×300H型鋼。鋼板樁采用小齒口打設。在汛期先封閉2/3河道施工，留1/3河道通水；非汛期期間則在原有圍堰的基礎上延伸南北向的圍堰，攔截河道，依靠直徑1 500 mm的通水涵管通水。鋼板樁圍堰狀態見圖2、圖3。

考慮到日后東西側圍堰之間的拉錨，雙排鋼板樁之間的拉結采用特制的鐵件以滿足圍檁之間預留的拉錨間隙，見圖4。

圖2 鋼板樁圍堰半圍堰狀態（單位：mm）

圖3 鋼板樁圍堰全圍堰狀態（單位：mm）

圖4 雙排鋼板樁之間的拉結節點詳圖（單位：mm）

3.2 圍堰內的回填土施工

在鋼板樁圍堰完成后，采用二臺強力抽水泵將圍堰內水抽凈露出河床淤泥，淤泥清除采用挖機，以人工配合，清淤以見到老土為標準，根據地質報告，淤泥層厚度約2 m。土體處理時圍堰內留設集水井兩個，施工期間專人監護排水；然后回填黃色粉質粘土，每30 cm為一皮，采用蛙式打夯機夯實，保證強度達到每平方米10 t?；靥钔辆噤摪鍢秶唔敇烁?0 cm即回填10 cm道渣，上鋪C20素混凝土20 cm厚；進入圍堰內人員的施工通道采取挖機修坡放出臺階，處理按施工便道做法。

整個界泓浜段施工期間有大量機械使用情況，為了避免地面超載過大確保圍堰安全，將對所有機械的使用情況做出分析，摸清機械的具體重量，尺寸等參數，并對其停機位置等進行規劃，以使地面超載控制在安全狀態。

3.3 圍堰內拉錨的布置

由于圍堰內需要停放大型的施工機械，對圍堰產生了巨大的超載，一方面通過提高回土質量來滿足使用要求，另一方面為了限制圍堰的變形確保機械使用的安全以及地墻成槽質量，擬對東西側圍堰布置拉錨；圍堰拉錨施工分為半圍堰狀態下及全部圍堰的情況下進行，布置形式考慮為一幅地墻范圍內2道，間距3 m左右,材料為250×250H型鋼；考慮采用可靈活拆卸的方式，在施工地墻前拆除相應位置的拉錨，完成后立即恢復。型鋼拉錨與圍堰的連接處，在型鋼拉錨的上下兩面都焊接2塊10 mm厚的鋼板，作為反力牛腿。界泓浜鋼板樁圍堰拉錨布置及細部見圖5、圖6。

圖5 界泓浜鋼板樁圍堰拉錨平面布置圖（單位：mm）

圖6 界泓浜鋼板樁圍堰拉錨詳圖（單位：mm）

3.4 通水涵管的安裝

（1）涵管必須在圍堰封閉前安裝到位，保證界泓浜過水不受施工影響；

（2）涵管采用18 mm鋼板卷成圓管形式，長度為38 m，分三段吊裝，各段之間以法蘭盤螺栓連接，并設置橡膠密封圈，保證涵管不漏水，安全可靠，見圖 7、圖 8。

圖7 通水涵管與地墻及鋼板樁圍堰縱剖面示意圖（單位：mm）

圖8 通水涵管分節及穿越鋼板樁節示意圖（單位：mm）

（3）涵管支座采用兩根格構柱挑扁擔的形式，扁擔采用300×300H型鋼，上擱置的通水涵管，使用兩塊鋼板限位，見圖9。

圖9 涵管支架示意圖

（4）涵管由履帶吊機在較近的一處河岸上吊至需要位置后拼裝。

（5）涵管穿越地墻為預先在成槽時在地墻上預留鋼套環孔，涵管穿越后以石棉麻絲打實；雙排鋼板樁部位，采用割低鋼板樁后進行水下焊接作業設置封頭鋼板將涵管和兩側的鋼板樁密封；隨后再在雙排鋼板裝之間重新回土注漿，確?；赝撩軐嵅宦┧妶D10、圖11。

圖10 地墻涵管部位留洞示意圖（單位：mm）

圖11 通水涵口防沖刷示意圖（單位：mm）

4 實施效果

設計圍堰經過汛期的半圍堰工況及非汛期的攔河圍堰工況，整個使用時間將近1 a，在此段時間內，圍堰內進行了鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁、雙軸機攪拌樁、地下連續墻等多種基礎施工，承受了各類大型機械造成的超載；圍堰內的車站基坑亦開挖至-12.5 m標高，距圍堰上口距離約為17 m，最終圍堰及通水涵管無嚴重的滲漏水現象，確保了基坑開挖的安全高效，保障了車站順利建設。事實證明在類似河道內使用本工程的圍堰形式是安全有效的，對類似工程具有一定的參考價值。