臨江區(qū)域基坑施工對防汛墻保護(hù)措施的研究

諶柳謙

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程簡介

北外灘貫通和綜合改造提升工程位于上海市虹口區(qū)，南側(cè)緊鄰黃浦江，東側(cè)靠近虹口港，工程分為陸域和水域2個(gè)施工段。

陸域部分的主要施工內(nèi)容包括：拆除原港務(wù)辦公樓及1號(hào)庫，原2號(hào)庫、3號(hào)庫作為歷史建筑，采取保留改造方式，3棟樓整體新建改造后成為具有國際重大會(huì)議接待功能的會(huì)議中心建筑；拆除基地東側(cè)4號(hào)庫、5號(hào)庫、6號(hào)庫、家屬院及虹口港東側(cè)勤務(wù)大隊(duì)營房，一同改造為綠地廣場公共空間；同時(shí)設(shè)置濱江禮賓平臺(tái)，架空在新建防汛墻之上，作為重大國事活動(dòng)的室外迎賓場使用。

會(huì)議中心由西向東依次為1號(hào)樓、連廊Ⅰ、2號(hào)樓、連廊Ⅱ、3號(hào)樓，建筑高度依次為44.8、29.6、39.6、29.6、37.6 m（圖1）。

圖1 陸域工程平面示意

1號(hào)樓地上4個(gè)自然層加4個(gè)夾層，2、3號(hào)樓3個(gè)自然層加3個(gè)夾層。

陸域部分地下3層，局部地下2層，一般的開挖深度為－16.10 m，最大挖深逾20 m。地上采用鋼框架結(jié)構(gòu)。

2 樁基圍護(hù)工程概況

工程基坑分為順作區(qū)和逆作區(qū)，從西到東共分為3個(gè)基坑（圖2）。

圖2 工程基坑示意

其中，1號(hào)基坑為順作區(qū)，面積約937 m2；2號(hào)基坑為逆作區(qū)，面積約12 420 m2；3號(hào)基坑為順作區(qū)，面積約667 m2。工程立柱樁采用一柱一樁，樁徑主要為1 000、1 200 mm，普通工程樁為抗拔樁，直徑700 mm。圍護(hù)采用厚1.0、1.2 m地下連續(xù)墻＋TRD工法/CSM工法止水帷幕＋MJS工法樁＋咬合樁＋坑內(nèi)三軸水泥土攪拌樁的形式。其中，基坑西、北側(cè)采用TRD工法止水，基坑?xùn)|北角、南側(cè)部分段采用CSM工法止水，南側(cè)其余段采用MJS工法樁，東側(cè)采用咬合樁。

本工程陸域地下連續(xù)墻/咬合樁與防汛墻的最近距離不到3 m。

3 水域工程概況

水域部分西起蘇閘啟閉機(jī)房，東至虹口港，南至浚浦線，北至虹口港泵閘翼墻。其中，虹口港岸線64 m，黃浦江岸線398 m，防汛墻岸線全長462 m。施工內(nèi)容主要包括：臨時(shí)防汛墻沿岸線長度398 m，防汛墻沿岸線長度462 m，親水平臺(tái)沿岸線長度426 m，親水平臺(tái)鋪裝面積7 751 m2。

防汛墻共分為13倉，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇；抗震標(biāo)準(zhǔn)按地震烈度7度設(shè)防；防汛墻設(shè)計(jì)最高水位為6.00 m，設(shè)計(jì)最低水位為0.58 m；黃浦江通航等級(jí)為Ⅰ級(jí)，虹口港不通航。陸域與水域的關(guān)系如圖3所示。

圖3 陸域與水域關(guān)系示意

陸域工程開始進(jìn)行樁基施工時(shí)，水域部分除親水平臺(tái)的鋪裝外，其他工作已經(jīng)全部施工完畢。

4 主動(dòng)保護(hù)措施

為做好對防汛墻的保護(hù)，采取的主動(dòng)保護(hù)措施主要為限載。限載包含2方面的內(nèi)容：一是減少對防汛墻直接作用的荷載；二是減少基坑施工對防汛墻造成的影響。

4.1減少對防汛墻直接作用的荷載

陸域施工前，防汛墻底板上的回填土已經(jīng)全部完成。陸域工程由于場地面積狹小，需要利用防汛墻區(qū)域的場地才能滿足施工的需求。

施工前，向水域設(shè)計(jì)院了解防汛墻的限載情況。施工過程中，大型車輛嚴(yán)禁在防汛墻底板區(qū)域行駛，嚴(yán)格按照限載要求進(jìn)行防汛墻上荷載的控制。

南側(cè)地下連續(xù)墻距已經(jīng)完成的防汛墻底板過近，不論是CSM工法樁的雙輪銑攪拌鉆機(jī)、地下連續(xù)墻的成槽機(jī)，還是履帶吊，設(shè)備質(zhì)量都相對較大，即便不是直接停放在防汛墻底板上，對防汛墻造成的間接影響也很大。為了減少這部分機(jī)械自重荷載的影響，在靠防汛墻側(cè)南側(cè)兩跨約15 m寬處，利用逆作的立柱樁設(shè)置混凝土棧橋。

4.2減少基坑施工對防汛墻造成的影響

南側(cè)圍護(hù)施工過程中，選用對土層擾動(dòng)較小、自重較輕的機(jī)械，如本工程采用的MJS工法樁機(jī)。當(dāng)?shù)叵抡系K物較多時(shí)，可選擇清障成樁一體化的工藝（如咬合樁）來加快施工進(jìn)度，從而減少對防汛墻的影響。

同時(shí)，合理進(jìn)行土方分區(qū)的開挖。結(jié)合本工程?hào)|西方向較長的特點(diǎn)，將逆作區(qū)（2號(hào)坑）劃分為A—G共7個(gè)區(qū)，每個(gè)分區(qū)的寬度控制在30 m左右。具體分區(qū)如圖4所示。

圖4 逆作區(qū)土方開挖分區(qū)示意

為減少基坑變形，從而達(dá)到減小對防汛墻影響的目的，基坑開挖選擇從中間的D區(qū)開始，按先南后北的原則進(jìn)行開挖，即先進(jìn)行D-1區(qū)的土方開挖，再進(jìn)行D-2區(qū)的土方開挖。每個(gè)小區(qū)的土方開挖完成后，立即進(jìn)行墊層的澆筑，墊層采用厚200 mm的C30混凝土澆筑。D區(qū)結(jié)構(gòu)完成后，依次向東向西同時(shí)施工，按照C→B→A，E→F→G的順序進(jìn)行。每個(gè)分區(qū)均參照D區(qū)先南后北的順序進(jìn)行開挖。上一層的結(jié)構(gòu)樓板全部形成，且D區(qū)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才能開挖下一層土方。

5 被動(dòng)保護(hù)措施

被動(dòng)保護(hù)措施概括起來就是“拋”“頂”“拉”[1-2]。

5.1“拋”

“拋”即拋石護(hù)灘。拋石護(hù)灘控制防汛墻變形最為有效，即在現(xiàn)有水域坡面上拋擲石體，增強(qiáng)坡體的穩(wěn)定性。

本工程靠近防汛墻一端的灘面較陡，坡度在1∶2左右。遠(yuǎn)離防汛墻一端灘面較低，坡度在3∶4.5左右。

考慮到灘面較低，需適當(dāng)加強(qiáng)護(hù)灘范圍，增加拋石厚度，減小防汛墻懸臂高度，同時(shí)還需充分考慮拋石對航道的影響。

拋石護(hù)灘的施工順序：鋪設(shè)土工織物→網(wǎng)兜石籠鎮(zhèn)腳→拋石護(hù)灘→鋼管間砂袋護(hù)面。

拋石護(hù)灘的重點(diǎn)是石籠鎮(zhèn)腳，石籠鎮(zhèn)腳先拋筑后，方可實(shí)施護(hù)灘拋石。

由潛水員水下作業(yè)，順?biāo)鞣较蛞来螌⑼凉た椢锓湃虢校蛊湔R地鋪設(shè)在泥面上。

網(wǎng)兜石籠鎮(zhèn)腳施工時(shí)，每塊塊石質(zhì)量控制在20～40 kg之間，塊石裝入合金籠網(wǎng)兜。每個(gè)鋼絲網(wǎng)籠充填石料體積不小于4 m3。拋石護(hù)灘剖面如圖5所示。

圖5 拋石護(hù)灘剖面示意

5.2“頂”

水域部分若有斜鋼管樁，可充分利用斜鋼管樁來承受水平方向的力。在親水平臺(tái)橫梁與鋼板樁之間均焊接雙拼36#槽鋼，使二者連接起來形成一個(gè)整體（圖6）。

圖6 “頂”處理示意

“頂”措施一般僅用于應(yīng)急情況，且承受水平方向的力不得超過斜鋼管樁的承載力。當(dāng)防汛墻位移趨于穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)立即解除鋼板樁與親水平臺(tái)之間的連接，防止親水平臺(tái)承受連續(xù)的水平力。

5.3“拉”

“拉”即采用拉桿將防汛墻與新打設(shè)的鋼板樁拉結(jié)起來，可有效防止防汛墻繼續(xù)向黃浦江一側(cè)位移。

拉桿系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：鋼板樁、鋼板樁導(dǎo)梁錨定塊、防汛墻錨定塊、鉸、緊張器、錨桿等（圖7）。先用挖機(jī)開挖臨時(shí)錨定塊所需要的溝槽，深度1.0 m，寬度1.2 m，再用混凝土泵車澆筑C15混凝土墊層，厚度10 cm，寬度70 cm，然后進(jìn)行植筋施工。植筋完成后抽檢合格，即可進(jìn)行鋼筋綁扎施工，鋼筋綁扎的同時(shí)進(jìn)行錨桿的預(yù)埋，錨桿與預(yù)埋鋼板（規(guī)格300 mm×300 mm×20 mm）塞焊連接并固定。然后立模板，最后澆筑C30混凝土。

圖7 “拉”措施示意

拉桿及所有鐵件均采用Q355B鋼材。緊張器由以下部件組成：螺距6 mm的M72螺母（正旋螺紋）、長400 mm的M72螺桿、螺距6 mm的M72螺母（反旋螺紋）、長400 mm的M72螺桿、鋼板480 mm×80 mm×20 mm中間件。鉸為軸銷，分左右2個(gè)部件，分別和錨桿焊接。

拉桿和鐵件除銹達(dá)到Sa2.5級(jí)，涂環(huán)氧重防腐涂料1道（干膜厚度≥500 μm），安裝后拉桿、緊張器和豎向鉸再用2層麻布纏裹，墊板和螺母涂環(huán)氧重防腐涂料1道。

6 結(jié)語

臨江區(qū)域基坑施工時(shí)，為了保護(hù)防汛墻，可參考如下要點(diǎn)進(jìn)行施工：

1）應(yīng)盡可能選擇自重輕、對土層擾動(dòng)小的機(jī)械進(jìn)行防汛墻一側(cè)的圍護(hù)施工。

2）若圍護(hù)施工區(qū)域存在障礙物，可選擇清障成孔一體化的機(jī)械施工，加快施工進(jìn)度，達(dá)到減少對防汛墻影響的目的。

3）應(yīng)盡量避免在同一倉防汛墻底板范圍內(nèi)連續(xù)施工，可采用跳倉的方式施工，以減少對防汛墻的擾動(dòng)。

4）條件允許時(shí)，可以在靠近防汛墻一側(cè)的基坑位置設(shè)置棧橋，將荷載通過立柱樁傳遞下去；沒有條件時(shí)，可以鋪設(shè)厚鋼板來增加機(jī)械的受力面積，從而減輕對防汛墻的側(cè)壓力。

5）合理組織挖土等各施工工序，將對防汛墻的影響降到最低。

當(dāng)防汛墻出現(xiàn)持續(xù)向江中位移變形時(shí)，可采取以下緊急措施：

1）做好灘面拋石護(hù)灘工作，減小防汛墻懸臂端長度。

2）打設(shè)1排拉森鋼板樁，將出現(xiàn)位移的防汛墻與鋼板樁通過拉桿拉結(jié)起來，減緩防汛墻繼續(xù)位移的趨勢。

3）特殊情況下，可以將防汛墻頂?shù)侥軌虺惺芩搅Φ臉?gòu)件上。

臨江區(qū)域施工時(shí)，應(yīng)小心謹(jǐn)慎，不得有損壞防汛墻的施工動(dòng)作，并做好防汛墻的監(jiān)測工作，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采取不同的應(yīng)對措施，確保防汛墻的安全。