裝配式綜合管廊預制地下連續墻的實測研究

管 飛 高彥斌

(1.上海市巖土地質研究院有限公司,上海 200072； 2.同濟大學地下建筑與工程系,上海 200082)

0 引言

目前，管廊的施工一般仍先采用傳統的支護工藝(如鋼板樁或其他板式支護)開挖條形基坑，然后澆筑鋼筋混凝土管廊結構[1-3]。在綜合管廊工程中推廣裝配式構件及其建造技術成為新的熱點。其中，采用“兩墻合一”設計的預制地下連續墻是一種有推廣前景的建造工藝。預制地下連續墻既可作為管廊(條形)基坑施工時的圍護結構，又可以作為管廊的永久側壁結構。這種技術可降低管廊工程的整體造價和施工復雜性，且具有施工速度快、保護環境等優點。

迄今為止,上海地區預制地下連續墻技術先后在建工活動中心、明天廣場、達安城單建式地下車庫和瑞金醫院單建式地下車庫等工程中實施和應用，取得良好的效果[4-6]。但在綜合管廊中加以應用案例極少。

1 項目概況

擬建上海某綜合管廊(一期)工程包括2條管廊，管廊總長度1.38 km。設計采用鋼板樁支護結構明挖基坑，開挖到底后現澆鋼混凝土管廊結構如圖1所示。

為推廣裝配式管廊建設，本工程設兩個試驗段，采用預制地下連續墻進行試驗性的應用。預制地下連續墻采用“兩墻合一”設計，即預制地下連續墻技術作為圍護結構并作為管廊側壁，基坑開挖后現澆頂板、底板和隔墻，最終形成箱涵結構，見圖1。

若要滿足現有規范對于基坑坑底抗隆起安全系數的需要，地下連續墻須插入基坑坑底以下9.93 m～9.45 m，圍護樁插入比約為1.44，長度達到15 m，帶來較大的吊裝困難。

因此，參建各方通過有限元模擬計算優化了地下連續墻的插入比，為1∶0.8。優化后的連續墻長度為10.8 m，數值計算預測連續墻的最大水平位移約3 cm，最大墻身彎矩349 kN·m。

試驗段采用優化后的圍護方案，順利地進行了基坑開挖和管廊結構澆筑，現已完成基坑回填。

2 工程實測

為了對預制地下連續墻在基坑開挖過程中的工作性能有更深入的了解以便為今后的推廣工作積累經驗和數據[7]，在綜合管廊試驗段施工前，取3幅地下連續墻槽段預埋了傳感器和其他監測設備，監測點布置見圖2；并于基坑施工期間對墻體彎矩、墻后土壓力和墻體深層水平位移等進行監測。

每幅連續墻預埋的傳感器數量如下：

1)鋼筋應力計：內外兩側各1個剖面，每個剖面10只，共20只。2)混凝土應變計：內外兩側各1個剖面，每個剖面5只，共10只。3)土壓力盒(量測200 kPa)：內外兩側各1個剖面，外側10只，內側6只,共16只。4)測斜管：2只。

監測頻率：

1)試驗墻下槽當天，下槽前后各采取一次數據。

2)試驗墻下槽后，注漿前后各需采取一次數據。

3)導墻破除當天兩次：導墻破除前后各一次。

4)開挖當天至少兩次：開挖前后各一次(若現場條件允許，開挖過程需加測一次)。

5)開挖完成后，每天采取數據一次，若監測方監測數據達到警報值需要加測，則試驗墻需跟著加測。

6)澆底板前后各測一次。

7)現場施工工況變化時，需加測。

現場監測工作持續了3個月，包括連續墻從插入到基坑施工結束的各個工況。

2.1 迎土面(主動)土壓力Fa

實測迎土面土壓力如圖3所示。預制地下連續墻迎土面的實測水土壓力在深度3 m以內增長較大，然后隨著深度的增大略有增長，從3 m深度的90 kPa增長到11 m深度的150 kPa。實測水土壓力要比計算值大一些。

2.2 預制地下連續墻總彎矩M

實測地下連續墻彎矩如圖4所示。彎矩監測值較為凌亂，但最終得到的預制地下連續墻彎矩在200 kN·m以內，小于采用2D有限元的計算值(349 kN·m)，但峰值出現的深度和數值分析的計算結果曲線非常接近。

2.3 預制地下連續墻側向位移

實測地下連續墻側向位移曲線如圖5所示。最大側向位移約12 mm，發生深度為5.5 m的位置。實測值也小于計算值，但變形曲線的形狀和計算值極為接近。

3 結語

對比監測結果結合和數值計算(數值計算內容另文詳述)，本工程預制地下連續墻的受力性狀特征如下：

1)監測得到的預制地下連續墻迎土面的土水壓力規律性較好。監測值總體大于按照規范方法得到的計算值。特別在較淺的位置，監測值顯著大于計算值。

2)監測得到的預制地下連續墻最大彎矩為200 kN·m，小于數值分析給出的349 kN·m，也小于按照規范方法(m法)的計算值500 kN·m。監測得到的最大彎矩出現的位置與數值計算結果比較一致。

3)現場監測得到的預制地下連續墻最大側向水平位移約1.2 cm，比計算值(3.4 cm左右)要小很多。

綜合以上，現場監測結果驗證了本綜合管廊工程中采用插入比為1∶0.8的預制地下連續墻優化方案是安全可靠的，連續墻的受力性狀和變形未超出安全允許的范圍。這些工程經驗可供類似項目乃至采用傳統支護方式的條形基坑參考。