城市既有雨水箱涵改造擴容技術研究

王 輝

（中交路橋建設有限公司，北京市 101100）

0 引 言

吉利路（江二路）（漢南大道—興城大道）建設工程為新建市政道路工程，地點位于湖北省武漢市經濟技術開發區，北起現狀漢南大道，由北向南分別與通江一路、通江二路、幸福園路和通江四路交叉，止于現狀興城大道。道路全線為直線，起點樁號K0+000，終點樁號K3+742.826，全長3 742.826 m。道路為城市主干路，道路紅線寬度50 m。

原有雨水箱涵為2 孔5 m×4 m 鋼筋混凝土箱涵。為滿足日益嚴峻的排澇要求，現對區段內箱涵予以擴容。擴容箱涵為6 m×4 m 漸變為7 m×4 m 箱涵，破除部分原有舊涵，以舊涵懸臂部分鋼筋伸入到待擴容區箱涵底板內。圖1 為箱涵擴容設計圖。

圖1 箱涵擴容設計圖

1 施工難點及應對措施

因基坑開挖深度較大，且存在既有箱涵，鋼板樁施工時，鋼支撐另一側勢必對既有箱涵造成影響。鑒于此，提出利用既有箱涵為支撐進行基坑支護。基坑設計見圖2。

圖2 箱涵支護設計圖

施工工序為: 測量放線→鋼板樁施工→開挖至第一層鋼圍檁底→第一層內支撐施工→開挖至第二層鋼圍檁底→第二層內支撐和導撐施工→土方分層開挖至基坑底→箱涵底板及底板換撐施工→換撐混凝土達到設計強度后拆除第二道鋼管撐和導撐→箱涵結構施工→回填至第一道鋼支撐底，碾壓達標后拆除第一道鋼支撐→施工箱涵頂板→回填至箱涵頂面→碾壓達標后拔除鋼板樁→回填至地面。

2 施工方法

施工準備完畢后，進行測量放樣并標注開挖邊界，確認無誤后即可開挖基坑第一層，第一層開挖結束后進行右側鋼板樁插打。待開挖至內撐底1 m 處時，進行圍檁及內撐安裝，隨后繼續開挖。圖3 為施工工藝流程。

圖3 施工工藝流程

2.1 鋼板樁施工

鋼板樁采用BZ-V450 打樁機進行插打，從上游開始，插打至下游合龍。插打鋼板樁前，對插板機進行檢查、檢修，確保振樁時插板機性能良好，能滿足鋼板樁插打施工。為確保鋼板樁線形順直，垂直度可控，在插打鋼板樁時，可利用兩塊鋼板樁作為簡易導梁，擺放于待打設區域平面上[1]，通過兩塊鋼板樁卡住打設面，確保線形順直及垂直度。

根據地質資料可知，鋼板樁施工范圍地質主要為素填土、雜填土、粉質黏土、淤泥質粉質黏土、粉土、粉質黏土夾粉土、粉砂及粉細砂，土層側摩阻力約為16～30 kPa。鋼板樁截面尺寸為：寬400 mm，高170 mm，厚度15.5 mm。

最大18 m 鋼板樁面積為：2×（0.4+0.17）×18=20.52 m2。

按最大鋼板樁面積進行計算，克服側摩阻力所需力：30×20.52≈616 kN≈61.6 t，61.6 t＜75 t。

故BZ-V450 打樁機滿足施工要求，如遇插打不進去的情況，根據實際情況更換打樁機。

2.2 基坑內首次開挖

鋼板樁插打完成后，在施工平臺上采用長臂挖掘機進行基坑內開挖，開挖至圍檁及內支撐底1 m 位置[2]。開挖時優先開挖鋼板樁內周邊，以便及早進行圍檁安裝工作，縮短施工工期。靠近既有箱涵腹板處，預留50 cm 空間，人工開挖，避免破壞涵體結構。

2.3 鋼牛腿安裝

牛腿為12 mm 厚鋼板焊接制作而成，支撐牛腿沿圍堰四周按圖紙間距布置在鋼板樁側壁，牛腿焊接時需注意保證頂面標高齊平，相鄰牛腿間的頂面高差小于5 mm，牛腿采用角焊縫連接，焊縫厚度不小于10 mm，水平方向每隔3.5 m 設置一處牛腿。

對于設置在既有箱涵處的鋼牛腿，通過M20/L=200 mm 膨脹螺栓施打在箱涵側板上，再將膨脹螺栓與牛腿連接。

2.4 第一層圍檁安裝

鋼圍檁加工: 鋼圍檁加工采用雙拼H 型鋼（HM400×300b）焊接而成。依據支撐間距（3.5 m）在對應支撐位置焊接，鋼圍檁分段加工，一般分段長度取2～3 個支撐間距，轉角部位應根據實際長度加工[3]。

2.5 第一層內支撐安裝

內支撐為D609×12 mm 鋼管，水平方向每隔3.5 m 設置一道，豎直方向設置兩道。吊裝采用兩點起吊，在吊裝過程中保持支撐平穩、無碰撞、無變形。內支撐待圍檁安裝完成后即可采用吊車吊裝施焊，圍檁與鋼板樁之間焊接牢固，以確保鋼板樁圍堰的整體穩定性[4]，在鋼板樁與圍檁之間有空隙的地方，需采用短型鋼或鋼板加工而成的鋼楔進行塞緊（注意型鋼的高度需高于圍檁腹板間距20 cm，以保證圍檁完全受力），然后進行焊接固定。

2.6 第二層鋼牛腿及圍檁安裝

當開挖至第二層圍檁底處時，進行第二層鋼牛腿及鋼圍檁安裝。右幅鋼牛腿焊接于鋼板樁上，左幅鋼牛腿通過M20/L=200 mm 膨脹螺栓施打在箱涵側板上，再將膨脹螺栓與牛腿連接。安裝方法與前述一致，不再贅述。

2.7 第二層內支撐安裝

內支撐為D609×12 mm 鋼管，水平方向3.5 m設置一道，豎直方向設置兩道。吊裝采用兩點起吊，在吊裝過程中保持支撐平穩、無碰撞、無變形[5]。內支撐待圍檁安裝完成后即可采用吊車吊裝施焊，圍檁與鋼板樁之間焊接牢固，以確保鋼板樁圍堰的整體穩定性，在鋼板樁與圍檁之間有空隙的地方，需采用短型鋼或鋼板加工而成的鋼楔進行塞緊（注意型鋼的高度需高于圍檁腹板間距20 cm，以保證圍檁完全受力），然后進行焊接固定。

2.8 導撐安裝

為確保既有箱涵結構安全，在既有箱涵內設置一層導撐。導撐為D609×10 mm 鋼管，水平方向每隔3.5 m 設置一道。要注意的是，應嚴格控制導撐與第二層內撐標高一致。首先在既有箱涵內側施打M20/L=200 mm 膨脹螺栓，隨即將800 mm×800 mm×10mm鋼板與螺栓固定，再將導撐與鋼板焊接固定，導撐每延米重148 kg，單根5 m 長，共重640 kg。因箱涵內不具備吊裝條件，可焊接型鋼三腳架，然后掛設2 t手拉葫蘆提升安裝，在接頭處應塞薄鋼板，確保連接面無間隙。導撐安裝完畢后，繼續開挖至基坑底[6]。圖4 為導撐安裝設計圖。

圖4 導撐安裝設計圖

2.9 換撐措施

箱涵底板澆筑時，沿底板方向兩側澆筑C30 混凝土，長度為100 cm，厚60 cm，待同等條件下混凝土強度達到設計強度80%后，方可拆除第二道內支撐，實現底板結構對基坑應力的體系轉換。底板澆筑完畢后，進行擴容段箱涵施工。