中心城區(qū)地下勾連工程施工難點(diǎn)技術(shù)方案

桂奇

（上海隧道工程有限公司，上海 201200）

1 工程概況

1.1 工程總體概述

長寧區(qū)遵義路（虹橋天都－綠城廣場(chǎng)）人行地下通道工程位于長寧區(qū)天山街道天山路遵義路路口，地道西端連通虹橋天都地下室一層，東端連通綠城廣場(chǎng)地下室一層。該工程為地下一層建筑，總建筑面積550m2，人行通道長度32m，主通道內(nèi)凈寬6m，凈高3.2m，頂管始發(fā)井、接收井采用明挖法施工，最大基坑開挖深度10.6m，地下頂管段長度16.6m。

工程內(nèi)容包括：始發(fā)井、接收井及明挖段出入口土建結(jié)構(gòu)工程，頂管工程，機(jī)電系統(tǒng)工程，給排水管道工程，裝飾裝修工程等。涵蓋土方、支撐、降水、基坑圍護(hù)、地基加固、管線保護(hù)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地道裝飾、地道給排水、地道強(qiáng)電、地道弱電、地道通風(fēng)、輪椅升降機(jī)等地道主體工程，以及路面修復(fù)、車行道、人行道、交通便道、臨時(shí)標(biāo)志線等臨時(shí)工程[1]。

工程總平面如圖1 所示。

圖1 工程總平面

工作井基坑圍護(hù)形式采用鉆孔灌注樁圍護(hù)＋2 排高壓旋噴樁止水帷幕，其中靠近基坑的1 排旋噴樁為鉆孔灌注樁間土體加固，外側(cè)1 排旋噴樁為連成整體的止水帷幕。基坑開挖底標(biāo)高以下采用高壓旋噴樁加固，加固體厚度3m。基坑內(nèi)設(shè)3 道支撐，第1 道為鋼筋混凝土支撐，第2、3 道為鋼管支撐。工程剖面如圖2所示。

圖2 工程剖面

1.2 周邊環(huán)境概況

該人行地下通道橫穿遵義路，西側(cè)為虹橋天都廣場(chǎng)，處于運(yùn)營狀態(tài)，東側(cè)為在建綠城廣場(chǎng)，有現(xiàn)狀場(chǎng)地圍墻。根據(jù)總體安排，該工程施工期間將不封閉遵義路道路交通；為保證工程施工場(chǎng)地條件，工程圍擋將分別以虹橋天都和綠城廣場(chǎng)的地下室外側(cè)為邊界，受此影響的虹橋天都室外綠化需進(jìn)行部分搬遷，綠城廣場(chǎng)施工圍墻需作退界處理。

遵義路現(xiàn)狀管線包括：信息管、電信管、上水管、燃?xì)夤堋㈦娏﹄娎|、雨水管、污水管、電力及通信架空線等。當(dāng)?shù)叵氯诵型ǖ朗┕r(shí)，頂管始發(fā)井和接收井基坑及圍護(hù)樁區(qū)域內(nèi)的所有地下現(xiàn)狀管線需進(jìn)行改遷和保護(hù)，其中信息管、電力電纜改遷至基坑施工區(qū)域外側(cè)，雨水管采用臨泵連接，上水管改成明管，電力及通信架空線原位保護(hù)；頂管穿越區(qū)域的地下管線均采取原位保護(hù)措施。頂管穿越區(qū)域地下管線與頂管位置關(guān)系如圖3 所示，其中污水管位于頂管上方僅1.6m，電力排管與接收井圍護(hù)樁最近處僅0.28m。

圖3 頂管穿越區(qū)域管線位置

2 施工難點(diǎn)與技術(shù)方案

2.1 勾連工程與既有建筑連接處圍護(hù)補(bǔ)缺設(shè)計(jì)

2.1.1 施工難點(diǎn)

該工程始發(fā)井與接收井設(shè)置在遵義路東西兩側(cè)，緊鄰虹橋天都與綠城廣場(chǎng)，始發(fā)井和接收井基坑靠近建筑物一側(cè)利用既有建筑地下結(jié)構(gòu)作為基坑圍護(hù)，其他3 側(cè)采用鉆孔樁+高壓旋噴止水帷幕圍護(hù)形式。其中，虹橋天都地下室結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為-5.6m，始發(fā)井基坑最深處底標(biāo)高為-7.5m，新開挖基坑部分區(qū)域比原有建筑地下結(jié)構(gòu)深，單純利用既有建筑地下結(jié)構(gòu)無法滿足基坑圍護(hù)需求，基坑圍護(hù)存在缺口，同時(shí)原有虹橋天都建筑存在沉降風(fēng)險(xiǎn)。如何在既有建筑結(jié)構(gòu)下方補(bǔ)全圍護(hù)結(jié)構(gòu)斷口，是該工程的實(shí)施難點(diǎn)。始發(fā)井基坑（最深處）與虹橋天都建筑結(jié)構(gòu)位置關(guān)系如圖4 所示。

圖4 始發(fā)井基坑（最深處）與虹橋天都建筑結(jié)構(gòu)位置關(guān)系

2.1.2 技術(shù)方案

通過分析研究，MJS 大直徑高壓旋噴樁具有定向擺噴的特點(diǎn)，通過擺動(dòng)噴射注漿的方式，根據(jù)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡，形成扇形狀固結(jié)體，同時(shí)成樁直徑大、適用范圍廣，可有效解決圍護(hù)補(bǔ)缺問題。該工程中，對(duì)始發(fā)井基坑比既有虹橋天都地下結(jié)構(gòu)深處采用MJS 高壓旋噴工藝進(jìn)行注漿加固，MJS 大直徑高壓旋噴樁樁徑4200mm，180°扇面定向擺噴，共設(shè)置11 根樁，加固深度4.55m，與基坑底部高壓旋噴加固底標(biāo)高一致。同時(shí)，巧妙利用始發(fā)井結(jié)構(gòu)抗拔樁，將抗拔樁設(shè)置在MJS 高壓旋噴樁外側(cè)，布置方向與MJS 旋噴加固范圍一致，在滿足結(jié)構(gòu)抗拔要求的同時(shí)，一定程度上抵擋既有建筑結(jié)構(gòu)下方側(cè)向土壓力。MJS 大直徑高壓旋噴樁設(shè)計(jì)平面、剖面分別如圖5、圖6 所示。

圖5 MJS 大直徑高壓旋噴樁設(shè)計(jì)平面

圖6 MJS 大直徑高壓旋噴樁設(shè)計(jì)剖面

2.1.3 執(zhí)行情況

通過對(duì)虹橋天都既有地下結(jié)構(gòu)下部進(jìn)行MJS 定向擺噴加固，在始發(fā)井基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工期間，基坑周邊地表沉降累計(jì)值最大為8mm，在設(shè)計(jì)要求的最大地表沉降16mm 范圍；基坑深層水平位移監(jiān)測(cè)累計(jì)最大值為11mm，在設(shè)計(jì)要求的最大水平位移19mm 范圍。基坑施工期間無滲漏水、地面塌陷、基坑突涌等風(fēng)險(xiǎn)情況出現(xiàn)，基坑基本處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 有限空間頂管吊裝

2.2.1 施工難點(diǎn)

該工程接收井東側(cè)連通綠城廣場(chǎng)地下結(jié)構(gòu)，西側(cè)為遵義路，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，接收井結(jié)構(gòu)內(nèi)壁尺寸為19.21m×6m，可滿足頂管機(jī)頭一次進(jìn)洞空間需求。接收井西側(cè)靠近遵義路處存在現(xiàn)狀電力排管，根據(jù)管線圖紙，電力排管結(jié)構(gòu)尺寸1500mm×1000mm，埋深約2m，結(jié)構(gòu)外邊距離接收井基坑圍護(hù)鉆孔樁約0.28m，且該電力排管在施工期間不予搬遷。在工程實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，該電力排管走線存在一定傾斜，在電力井處與接收井圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在沖突，且根據(jù)電力公司要求，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)與現(xiàn)狀電力排管至少保持0.5m 以上安全距離。初始設(shè)計(jì)圖紙中接收井圍護(hù)結(jié)構(gòu)與電力排管位置關(guān)系如圖7 所示。

圖7 初始設(shè)計(jì)接收井與電力排管位置關(guān)系

為保證與電力排管安全距離，經(jīng)研究討論，最終決定采取縮小接收井結(jié)構(gòu)尺寸、基坑圍護(hù)向內(nèi)退界處理措施。調(diào)整后，接收井結(jié)構(gòu)內(nèi)壁尺寸為19.21m×5.4m，結(jié)構(gòu)在寬度方向縮小了0.6m，此時(shí)接收井圍護(hù)結(jié)構(gòu)距離電力排管結(jié)構(gòu)外邊線距離為0.5～1.1m。圖紙調(diào)整后，接收井圍護(hù)結(jié)構(gòu)與電力排管位置關(guān)系如圖8所示。

圖8 調(diào)整后接收井與電力排管位置關(guān)系

該工程采用土壓平衡式頂管機(jī)，頂管機(jī)外形尺寸為：6920mm×4220mm×5460mm（寬×高×長），接收井尺寸調(diào)整后結(jié)構(gòu)凈寬5.4m，無法完成頂管機(jī)頭一次進(jìn)洞分離、吊裝。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件有限，接收井區(qū)域圍場(chǎng)寬度僅8.7m，頂管機(jī)總重約115t，采用200t 汽車吊，支腿全伸狀態(tài)下占地寬度約9m，且汽車吊回轉(zhuǎn)半徑5m，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地?zé)o法滿足200t 汽車吊作業(yè)空間需求。頂管機(jī)吊裝作業(yè)空間受限是該工程的施工難點(diǎn)[2]。

2.2.2 技術(shù)方案

頂管機(jī)分前、后殼體兩部分，采取兩次進(jìn)洞方式、分別吊離。頂管機(jī)前后殼體參數(shù)如表1 所示。

表1 頂管機(jī)主要設(shè)備尺寸及重量

頂管頂進(jìn)距離接收井圍護(hù)樁10cm 時(shí)，暫時(shí)停止頂進(jìn)，進(jìn)行圍護(hù)樁的鑿除工作。圍護(hù)樁鑿除過程中對(duì)頂管機(jī)后第一、二、三節(jié)管節(jié)進(jìn)行固體注漿、對(duì)頂管機(jī)四周進(jìn)行臨時(shí)的水路封堵。接收井圍護(hù)樁破除后，清理出井內(nèi)鑿除的混凝土塊，繼續(xù)頂進(jìn)，待頂管機(jī)完全進(jìn)入接收架上，井內(nèi)空間滿足吊裝要求，第一次頂進(jìn)到位，利用糾偏油缸進(jìn)行頂管機(jī)的前、后殼體分離，吊離前殼體。前殼體吊裝出井后，再次頂進(jìn)，本次頂進(jìn)到位即為頂管機(jī)與管節(jié)的最終到位，最終到位后進(jìn)行后殼體與管節(jié)的分離，后殼體吊裝出井，完成吊裝任務(wù)。兩次進(jìn)洞吊裝工況如圖9 所示。

圖9 兩次進(jìn)洞吊裝工況

頂管機(jī)頭吊裝過程中，考慮到現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件限制，無法使用大噸位汽車吊，同時(shí)最重頂管機(jī)部件重70t，最終決定采用180t履帶吊進(jìn)行頂管機(jī)的吊裝出井。

180t 履帶吊兩側(cè)履帶外邊寬度7.1m，履帶下鋪設(shè)鋼板，現(xiàn)場(chǎng)圍場(chǎng)寬度8.7m，基本滿足設(shè)備停放條件。履帶吊車（180t）主吊配29m 長把桿，最大仰角控制在78°，根據(jù)履帶吊車性能表，吊裝半徑10m 可有效吊裝96.1t 重量，滿足現(xiàn)場(chǎng)吊裝工況。履帶吊現(xiàn)場(chǎng)吊裝布置如圖10 所示。

圖10 履帶吊吊裝平面布置

2.2.3 執(zhí)行情況

通過二次進(jìn)洞，對(duì)頂管機(jī)頭前、后殼體拆分后兩次吊離接收井，解決了接收井內(nèi)壁尺寸寬度不夠的問題；同時(shí)采用180t 履帶吊，在保證吊裝性能要求的前提下，解決了汽車吊作業(yè)空間受限問題，最終頂管機(jī)頭順利吊離基坑。

3 結(jié)語

從最終施工結(jié)果來看，本文對(duì)于中心城區(qū)既有建筑地下勾連工程施工中遇到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在缺口、吊裝施工作業(yè)面受限等施工難題所采取的技術(shù)方案是可行的。通過利用MJS 大直徑高壓旋噴樁定向擺噴工藝，實(shí)現(xiàn)既有建筑結(jié)構(gòu)下部土體180°扇面加固，在控制建筑物沉降的同時(shí)補(bǔ)缺圍護(hù)結(jié)構(gòu)，有效解決了勾連工程相接處既有建筑下部圍護(hù)斷口問題。同時(shí)，巧妙利用二次進(jìn)洞，拆分頂管機(jī)頭部件，合理選用起重設(shè)備，完成了在作業(yè)空間受限工況下頂管機(jī)頭的吊裝。中心城區(qū)工程作業(yè)條件是復(fù)雜、多變的，本文結(jié)合遵義路人行地下通道工程施工難點(diǎn)及解決方案，為今后類似工況提供參考與借鑒。