十六鋪地區綜合改造一期工程的“三墻合一”防汛墻設計

蔣力儉，馬如彬

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 前言

上海市地處長江三角洲東緣、太湖流域尾閭，東臨東海，北枕長江，南倚杭州灣，境內地勢低平，地面高程大部在2.5～5 m(吳淞基面,下同)、市區一般為3～3.5 m，均低于汛期高潮位。黃浦江兩岸防汛墻作為上海市一道捍衛城市安全的防洪屏障，在抵御自然災害侵襲和保護人民生命財產中發揮了重要的作用。隨著近年來濱江土地開發的力度逐漸加大，上海市區防汛墻建設的發展定位要從單純為城市防汛安全服務，向統籌人和自然和諧發展轉變，即要立足于安全為先，資源為本，環境為重的發展定位與策略。

外灘十六鋪地區是上海黃浦江兩岸綜合開發的四個重點地區之一，背靠人氣旺盛的豫園老城廂，北接中山東二路外灘，與浦東陸家嘴隔江相望。根據《十六鋪地區（中山東二路以東）詳細規劃》，十六鋪地區綜合改造一期工程功能規劃定位為“十六鋪水上旅游中心（包括水上巴士）及游艇碼頭”。開發地塊呈狹長形，地塊長約630 m，幅寬較窄，寬約30～50 m。主要建筑形態是一個臨江、狹長的大平臺，平臺下地下空間體包括地下一層至地下二層商場、地下三層車庫等，整個平臺(包括地下設施)是集防汛、旅游、商業、泊車等多種功能于一體的綜合性多功能建筑。

十六鋪地區綜合改造一期工程地塊規劃紅線東側即為現狀防汛墻線，南側緊鄰東門路輪渡站，北側連接外灘二期空箱，西側為中山東二路。由于工程地塊幅寬較窄，現有防汛墻內側又將開發成地下三層空間體。針對該工程的具體特點，永久防汛墻設計在吸取外灘空箱防汛墻成功經驗的基礎上，因地制宜，創新思維，提出了“三墻合一”防汛墻結構設計理念，見圖1。

圖1 工程位置圖（建成后）

“三墻合一”防汛墻系指將防汛墻結構與基坑工程圍護墻、地下空間結構外墻結合起來，形成具有三種功能的墻體結構。目前在水利行業及工民建、市政等行業均存在“二墻合一”的墻體結構型式。工民建、市政等行業內地下空間體設計中已比較多地采用了地下連續墻兼地下空間結構側墻的“二墻合一”墻體結構，技術也較成熟。而將上述行業中的“二墻合一”墻體結構再次與防汛墻相結合形成“三墻合一”的墻體結構的工程目前尚屬首次，即“三墻合一”要求在施工期、使用期既滿足防汛墻的結構穩定安全，又要滿足基坑圍護結構的施工安全和地下空間結構側墻的使用安全，見圖2。

1 改造前十六鋪地區防汛墻情況

圖2 “三墻合一”防汛墻墻體斷面圖

十六鋪地區綜合改造一期工程場地原為十六鋪客運站、上海外灘商城有限公司、申客飯店和上海中汽實業集團有限公司等。工程范圍段內的原有防汛墻是在上世紀初駁岸的基礎上逐漸加高、加固形成的，1990年前后進行過改造加固，其結構型式基本為L 型鋼筋混凝土結構，墻頂標高為6.20～6.40 m 不等，防汛設防水位為5.86 m。防汛墻下基礎為50年代建造的拋石棱體，棱體底部鋪設有柴排，堤內坡度為 1∶ 1，堤外坡度為 1 .5∶1，棱體底深約7～9 m，寬度約18 m 左右，棱體后方、上方采用回填土防滲，見圖3、圖4。

圖3 原十六鋪碼頭橫剖面圖

圖4 原有防汛墻斷面

2 防汛墻設計面臨的技術難點

十六鋪地區綜合改造一期工程沿黃浦江布置，沿江岸線長度約630 m，基坑圍護設計方案中，為了控制基坑開挖階段對周邊環境產生的不利影響，同時考慮到經濟性等因素，臨江側采用了800 mm 厚地下連續墻作為基坑圍護結構，在施工階段地下連續墻既作為圍護結構又作為止水帷幕，起到擋土和止水的雙重效用，在使用階段該墻體作為主體地下室結構外墻，通過設置與主體地下結構內部水平梁板構件的有效連接，不再另外設置地下結構外墻，即“二墻合一”。

由于該項目場地狹長，腹地較窄，空間極緊張。因此防汛墻設計與上述地下連續墻設計相結合，即“三墻合一”，即將“二墻合一”的地下連續墻兼作防汛墻結構。地下空間體的6.90 m 以下側墻等迎水面結構均按防汛墻結構的相關要求進行設計，即在地坪以下以“地連墻+內襯墻”的結構形式構成地下空間體臨江側墻，其上設置鋼筋混凝土頂圈梁以與地坪以上的現澆側墻構成一個整體結構，同時也最終形成防汛墻結構型式。地墻與內襯墻間采用剪力筋以加強結構間的聯系，并涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料以減少整堵墻體的滲漏水現象，確保防汛安全。

采用了“三墻合一”這一創新性的設計理念后，防汛墻設計方案中必須充分考慮施工、使用過程中的一系列特殊情況和不利因素，選擇合理的施工方案，采用科學的技術措施，解決存在的主要工程技術難點。

（1）現狀防汛墻的保護問題

雖然主體工程實施前，已新建臨時防汛墻將整個工程區域外包，并與南北兩端永久防汛墻相接，形成封閉防汛體系，保證了工程實施期間地塊后方的防汛安全，但現狀老防汛墻結構在基坑施工期間將兼有擋水圍堰的作用，防止黃浦江水進入基坑內，以保證基坑施工期間的安全。而地下室東側外墻邊線距離黃浦江現有防汛墻最近處僅約2.5m，地下連續墻施工須清除部分現有防汛墻的拋石棱體基礎，可能對現有防汛墻安全產生較大影響，因此，設計方案必須考慮對現有防汛墻的保護。

（2）施工期間的滲透問題

黃浦江潮位特征受天文潮和風暴潮因素控制，面臨頻繁變動的江水，尤其是淺層的地下水與江水的水力聯系較強，必須設置合理可靠的止水帷幕，處理好塊石棱體及江灘土的透水難題。同時，對塊石棱體的處理必須控制在有限范圍內，盡量減小對圍護墻體區域外的擾動，避免加劇其的透水量，以保證現狀防汛墻的安全穩定以及地下連續墻的施工安全。

（3）墻體防滲問題

由于采用了“三墻合一”的防汛墻結構型式，防汛墻的變形縫間距將相應加大，墻體的抗裂、防滲漏問題，變形縫的構造處理變得尤為重要。為了保證地下空間長期的防汛安全，防汛墻結構自身防滲設計必須較一般防汛墻結構有更高的要求。

（4）地下障礙物的清障問題

地下墻成槽需穿越駁岸塊石層。防汛墻基礎下拋石層最厚約6 m，拋石下為柴排，堤內坡度略大于1：1，影響施工范圍為防汛墻內側9 m，影響該工程圍護墻施工的拋石層范圍長約250 m。因此，設計方案必須充分比選各類成槽工藝，選取合適的施工方法。

3 “三墻合一”防汛墻設計的解決方案

針對以上技術難點，“三墻合一”防汛墻設計及施工組織設計過程中提出了以下解決方案。

3.1 合理選擇成槽工藝，解決防汛墻保護和清障問題

該工程基坑臨江側地下連續墻距離黃浦江防汛墻最近處僅2.5 m，且地下障礙物也較多，傳統的地下清障物清障方法難以保證現狀防汛墻的安全。成槽工藝選用了全回轉式全套管鉆機+地墻成槽機組合，將成槽施工影響范圍內的土體包含塊石等障礙物全部切削，再采用6%水泥土回填。清障過程中對土體進行置換，為后續的止水帷幕的實施創造條件，同時亦能為槽壁加固創造條件。全回轉式全套管鉆機的應用，將清障范圍有效控制在2.0 m 左右，而且將對現有塊石棱體的擾動降至最低，既可達到對現有防汛墻的保留和保護，又盡可能保持防汛墻下基礎（塊石與土體形成的自然棱體結構）不受到嚴重破壞，從而避免產生較大的滲流通道，以及避免影響臨江側塊石棱體的穩定，見圖5、圖6。

圖5 旋挖清障并水泥土回填（單位：mm）

3.2 合理設置止水帷幕，切斷滲透通道

由于臨江側地下連續墻距離黃浦江較近，且地下潛水與黃浦江水力聯系緊密，因此，成槽施工前須在槽壁兩側進行加固，傳統的槽壁加固方法主要有注漿加固法、高壓旋噴樁加固法和水泥土攪拌樁加固法。

注漿加固法受地下水與黃浦江水力聯系緊密因素影響較大，高壓旋噴樁加固法施工對現狀防汛墻影響較大，因此這兩種方法不適用于該工程。該工程選用Φ650 三軸水泥土攪拌樁對地下墻槽壁進行預加固，帷幕穿過置換土體及其下江灘土進入第④層淤泥質粘土層土體內，既能有效切斷與黃浦江的水力聯系，也能起到槽壁穩定的作用，且對其外側的塊石棱體擾動有限，可盡量避免增大其滲透量，對現狀防汛墻的保護更加有利，工程實施效果很好。

圖6 三軸攪拌樁槽壁加固(單位：mm)

3.3 柔性接頭+內襯墻，解決地下墻體防滲問題

若該工程地墻接頭為剛性接頭，其接頭箱的清理便相當重要，考慮到地墻結構需穿越塊石棱體，在無法確保完全清除地下障礙物的情況下，接頭箱的清理可能相當困難。而采用柔性的圓形鎖口管接頭，反而較能保證接頭的止水質量。

在地下連續墻內部設置內襯墻，內襯墻通過預先在地墻內埋設的鋼筋與地連墻形成整體連接，并涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料以減少整堵墻體的滲漏水現象，從而增強了地下墻體本身以及地墻接縫處的防滲性能。同時，其外側的三軸攪拌樁止水帷幕也能起到較好的防滲作用。

4 結論

為在寬約30～50 m 呈狹長形開發地塊內同時建設地下空間與黃浦江防汛墻，十六鋪地區綜合改造一期工程創新性地引入了“三墻合一”的設計理念，并通過選擇合理成槽工藝、止水帷幕以及地下連續墻接頭等工程措施，合理有效地解決了該項目地下綜合體開發和防汛墻建設過程的現狀防汛墻保護、地下障礙物清除、黃浦江水滲透、地下連續墻防滲等一系列困難問題，取得了很好的綜合效益。目前該項目已投入使用近4年，防汛體系運行狀況良好。這個項目的成功也為濱江地塊的開發與岸線整治提供了新的建設思路。

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