緊鄰深基坑的大直徑給水管線綜合保護(hù)技術(shù)

郭曉君

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

當(dāng)前許多大城市建設(shè)用地逐漸飽和，可用土地資源不斷緊縮，地下開(kāi)挖空間的需求量因此不斷提升，施工用地的場(chǎng)地條件越來(lái)越苛刻，從而導(dǎo)致在建工程與已有市政設(shè)施共同存在的情況。因此在確定無(wú)法對(duì)施工場(chǎng)地內(nèi)正在使用的設(shè)施進(jìn)行改變的情況下，如何既能保證工程順利實(shí)施又能在施工中最大限度地減小對(duì)市政設(shè)施的影響，成為眾多深基坑項(xiàng)目施工中的重大難點(diǎn)及關(guān)注點(diǎn)。

本文以上海市浦東新區(qū)黃浦江沿岸E10單元E06-2地塊商業(yè)辦公項(xiàng)目為例，分析并研究緊鄰深基坑邊的給水管的一系列保護(hù)處理技術(shù)，通過(guò)施工措施制定及數(shù)據(jù)監(jiān)控，有效控制了水管的沉降變形，最終確保了管線的正常工作。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程位于上海市浦東新區(qū)浦東大道內(nèi)環(huán)區(qū)域，由3棟11—17層商業(yè)主樓和部分裙房組成，地下設(shè)置3層地下室。工程基坑總面積約15 200 m2。主樓普遍區(qū)域挖深16.00 m，坑中坑挖深17.75～19.75 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚1 000 mm“兩墻合一”地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻受力段嵌固深度均為16.00 m，隔水段長(zhǎng)度 14.55 m，地下連續(xù)墻底標(biāo)高－47.00 m，地下連續(xù)墻頂部設(shè)置高700 mm的壓頂梁。

1.2 大直徑給水管概況

本工程場(chǎng)地中部有1根大直徑給水管——居楊管及工作井。居楊管作為首條穿越黃浦江的清水管道，于2005年7月2日通水，并通過(guò)“西水東輸”的形式，解決了浦東日益劇增的用水需求。

居楊管管道存在明排段和暗埋段，其中工作井北側(cè)給水管從黃浦江對(duì)面的楊樹浦自來(lái)水廠引出，為越江段，埋設(shè)較深；南側(cè)段為常規(guī)給水管，埋深較淺，位于基坑?xùn)|側(cè)及北側(cè)為明排段的敷設(shè)方式。居楊管管徑1 m，長(zhǎng)度約160 m，間隔6 m設(shè)一墩式基礎(chǔ)，最近一側(cè)的管道邊離基坑不足3 m，其中東側(cè)2處流量?jī)x離基坑僅1.73 m，由于該管線為重要的市政管道，所以在整個(gè)施工全過(guò)程階段，尤其是深基坑圍護(hù)、開(kāi)挖施工階段需重點(diǎn)保護(hù)（圖1）。

圖1 居楊管與基坑關(guān)系

2 工程重、難點(diǎn)

2.1 深基坑施工中對(duì)居楊管的保護(hù)提出了高要求

1）圍護(hù)施工階段：本工程圍護(hù)采用地下連續(xù)墻形式，地下連續(xù)墻成墻深度約47 m，墻厚1 m，在地下連續(xù)墻施工時(shí)，機(jī)械成槽至澆筑過(guò)程中，大體量、長(zhǎng)時(shí)間的施工過(guò)程勢(shì)必使水管基礎(chǔ)及下方土體產(chǎn)生較大的變形，如何最大限度地減少地下連續(xù)墻施工帶來(lái)的影響，是深基坑圍護(hù)階段的重大難題。

2）基坑施工階段：基坑深度約16 m，開(kāi)挖過(guò)程中居楊管隨坑外土體會(huì)發(fā)生沉降。根據(jù)自來(lái)水公司要求，管線最大沉降報(bào)警值為1.5 cm，對(duì)管線的保護(hù)提出了較高的要求。該水管為楊樹浦供應(yīng)居家橋地區(qū)的供水主道，一旦發(fā)生問(wèn)題，將造成浦東用水量的巨大缺口，因此對(duì)于該管線的保護(hù)是本次深基坑施工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

2.2 水管與地面間隙小，保護(hù)措施布置難度高

居楊管一側(cè)緊貼場(chǎng)地圍墻，距離約50 cm，另一側(cè)鄰基坑，管道下方距離地面約30 cm。對(duì)于如此狹小的空間及工作面，設(shè)置有效的隔離防護(hù)措施將相當(dāng)困難。因此每一個(gè)布置細(xì)節(jié)，都要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際距離比對(duì)、深化來(lái)得出最終結(jié)果，保證最終保護(hù)措施既不會(huì)碰到圍墻，又能起到隔離防護(hù)的作用。

3 各階段保護(hù)措施制定

針對(duì)水管的位置特殊性及確保工程順利開(kāi)展，項(xiàng)目部策劃階段就圍繞水管保護(hù)展開(kāi)多方交底及方案討論會(huì)，結(jié)合類似工程項(xiàng)目做法及專家意見(jiàn)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、時(shí)間、工序影響等各方面綜合考慮，最終提出了先隔離、加固，后倒吊的方案，具體方案如下：

1）場(chǎng)地準(zhǔn)備階段：在場(chǎng)地清理前，沿管線東側(cè)打設(shè)鋼板樁[1]一圈進(jìn)行隔離，以減少清障階段鎬頭機(jī)施工帶來(lái)的土體振動(dòng)影響；在圍護(hù)施工前，根據(jù)水管分布情況，沿水管一圈布置注漿管＋跟蹤注漿管。

2）地下連續(xù)墻施工階段：由于暗埋段在地面下，變形情況較難預(yù)測(cè)，為避免地下連續(xù)墻施工工序?qū)υ搮^(qū)域帶來(lái)的較大變形影響，對(duì)該地區(qū)采取預(yù)先注漿補(bǔ)強(qiáng)、地面堆載卸載等措施，主要分以下2個(gè)步驟進(jìn)行：

① 在地下連續(xù)墻施工至東側(cè)、南側(cè)水管前，對(duì)東、南側(cè)已有注漿管進(jìn)行注漿[2]。

② 拆卸原有暗埋段上的臨時(shí)活動(dòng)房，減小地面堆載，暴露工作井及水管與工作井接頭位置，沿暴露出來(lái)的暗埋段水管走向增加布設(shè)注漿管。

3）開(kāi)挖及支撐施工階段：根據(jù)水管分布形式，準(zhǔn)備采取開(kāi)挖施工分塊及水管整體鋼結(jié)構(gòu)托吊方式[3]控制開(kāi)挖帶來(lái)的影響，具體如下（圖2）：土方及支撐施工開(kāi)挖階段嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施，第1層土1-1區(qū)、1-2區(qū)土方同時(shí)開(kāi)挖，推進(jìn)1-3區(qū)施工，及時(shí)形成第1道支撐結(jié)構(gòu)頂住北側(cè)水管區(qū)域；第2、第3層土按照盆式開(kāi)挖的原則及時(shí)形成東西、南北向?qū)危坏谒膶油粮鶕?jù)后澆帶分塊由北向南施作。

圖2 基坑階段分塊施工布置

因基坑開(kāi)挖較深，在此期間居楊管明排段可能會(huì)因基礎(chǔ)差異沉降而產(chǎn)生不良變形，考慮到地下連續(xù)墻沉降較少，則在地下連續(xù)墻壓頂梁上設(shè)置型鋼托架，通過(guò)鋼拉桿將托架與居楊管連接，以倒吊的方式將管道托起，以減少開(kāi)挖過(guò)程中的管線隨周圍土體的沉降。

鋼托架施工階段，在第1道混凝土支撐梁施工時(shí)，按照設(shè)計(jì)位置安裝預(yù)埋件[4]；吊架在基坑第二層土方開(kāi)挖前安裝完畢。鋼托架采用H型焊接組裝，立柱和主梁采用HW300 mm×300 mm×10 mm×15 mm型鋼，斜撐采用HW250 mm×250 mm×9 mm×14 mm型鋼。立柱通過(guò)預(yù)埋件焊接固定在地下連續(xù)墻的壓頂梁上，主梁上設(shè)2塊耳板，通過(guò)鋼拉桿和花籃螺絲與管道下方設(shè)置的HW300 mm×300 mm×10 mm×15 mm型鋼托梁連接[4]。

4 施工效果及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

1）本工程針對(duì)居楊管，通過(guò)多次討論，根據(jù)管線下支墩位置在水管及工作井布置39個(gè)直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)，全階段實(shí)時(shí)監(jiān)控施工給管線帶來(lái)的影響[5]。

2）圍護(hù)施工階段：由于地下連續(xù)墻單幅墻長(zhǎng)較深，成槽時(shí)間長(zhǎng)，單幅形成時(shí)間至少20 h，且距離居楊管僅2～3 m，因此地下連續(xù)墻施工對(duì)居楊管的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)影響較大。通過(guò)跟蹤注漿管注漿加固工作，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)，進(jìn)入土體加固階段后，監(jiān)測(cè)數(shù)值波動(dòng)微小且均勻，能滿足后續(xù)順利開(kāi)展第一層土方開(kāi)挖的要求。地下連續(xù)墻形成封閉后，居楊管監(jiān)測(cè)值雖累積沉降量較大，但13日之后每天變化均勻；沉降累積量較大的暗埋段在周邊地下連續(xù)墻封閉后沉降逐漸減緩。目前該區(qū)域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整體變化不大，且逐漸平穩(wěn)。

3）開(kāi)挖及支撐施工階段：通過(guò)鋼托架吊掛及分塊開(kāi)挖緊跟施作支撐等措施，嚴(yán)格按照深基坑評(píng)審方案開(kāi)挖，分層、分塊進(jìn)行，并及時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整施工速率。對(duì)水管影響最大的暗埋段的監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變化控制在30 mm以內(nèi)，其余明排段的數(shù)據(jù)均在設(shè)計(jì)可控范圍內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用階段性的保護(hù)措施，在深基坑的施工階段有效減少了居楊管的整體變形。通過(guò)對(duì)居楊管的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，管線整體沉降量不大，且未發(fā)生不均勻沉降，說(shuō)明通過(guò)土體加固＋與土面隔絕的方式來(lái)減小靠近基坑邊的工作水管變形是非常有效的，這種措施也可為類似情況的基坑工程的管線保護(hù)工作提供參考。