临江区域基坑施工对防汛墙保护措施的研究

谌柳谦

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程简介

北外滩贯通和综合改造提升工程位于上海市虹口区，南侧紧邻黄浦江，东侧靠近虹口港，工程分为陆域和水域2个施工段。

陆域部分的主要施工内容包括：拆除原港务办公楼及1号库，原2号库、3号库作为历史建筑，采取保留改造方式，3栋楼整体新建改造后成为具有国际重大会议接待功能的会议中心建筑；拆除基地东侧4号库、5号库、6号库、家属院及虹口港东侧勤务大队营房，一同改造为绿地广场公共空间；同时设置滨江礼宾平台，架空在新建防汛墙之上，作为重大国事活动的室外迎宾场使用。

会议中心由西向东依次为1号楼、连廊Ⅰ、2号楼、连廊Ⅱ、3号楼，建筑高度依次为44.8、29.6、39.6、29.6、37.6 m（图1）。

图1 陆域工程平面示意

1号楼地上4个自然层加4个夹层，2、3号楼3个自然层加3个夹层。

陆域部分地下3层，局部地下2层，一般的开挖深度为－16.10 m，最大挖深逾20 m。地上采用钢框架结构。

2 桩基围护工程概况

工程基坑分为顺作区和逆作区，从西到东共分为3个基坑（图2）。

图2 工程基坑示意

其中，1号基坑为顺作区，面积约937 m2；2号基坑为逆作区，面积约12 420 m2；3号基坑为顺作区，面积约667 m2。工程立柱桩采用一柱一桩，桩径主要为1 000、1 200 mm，普通工程桩为抗拔桩，直径700 mm。围护采用厚1.0、1.2 m地下连续墙＋TRD工法/CSM工法止水帷幕＋MJS工法桩＋咬合桩＋坑内三轴水泥土搅拌桩的形式。其中，基坑西、北侧采用TRD工法止水，基坑东北角、南侧部分段采用CSM工法止水，南侧其余段采用MJS工法桩，东侧采用咬合桩。

本工程陆域地下连续墙/咬合桩与防汛墙的最近距离不到3 m。

3 水域工程概况

水域部分西起苏闸启闭机房，东至虹口港，南至浚浦线，北至虹口港泵闸翼墙。其中，虹口港岸线64 m，黄浦江岸线398 m，防汛墙岸线全长462 m。施工内容主要包括：临时防汛墙沿岸线长度398 m，防汛墙沿岸线长度462 m，亲水平台沿岸线长度426 m，亲水平台铺装面积7 751 m2。

防汛墙共分为13仓，设防标准为千年一遇；抗震标准按地震烈度7度设防；防汛墙设计最高水位为6.00 m，设计最低水位为0.58 m；黄浦江通航等级为Ⅰ级，虹口港不通航。陆域与水域的关系如图3所示。

图3 陆域与水域关系示意

陆域工程开始进行桩基施工时，水域部分除亲水平台的铺装外，其他工作已经全部施工完毕。

4 主动保护措施

为做好对防汛墙的保护，采取的主动保护措施主要为限载。限载包含2方面的内容：一是减少对防汛墙直接作用的荷载；二是减少基坑施工对防汛墙造成的影响。

4.1减少对防汛墙直接作用的荷载

陆域施工前，防汛墙底板上的回填土已经全部完成。陆域工程由于场地面积狭小，需要利用防汛墙区域的场地才能满足施工的需求。

施工前，向水域设计院了解防汛墙的限载情况。施工过程中，大型车辆严禁在防汛墙底板区域行驶，严格按照限载要求进行防汛墙上荷载的控制。

南侧地下连续墙距已经完成的防汛墙底板过近，不论是CSM工法桩的双轮铣搅拌钻机、地下连续墙的成槽机，还是履带吊，设备质量都相对较大，即便不是直接停放在防汛墙底板上，对防汛墙造成的间接影响也很大。为了减少这部分机械自重荷载的影响，在靠防汛墙侧南侧两跨约15 m宽处，利用逆作的立柱桩设置混凝土栈桥。

4.2减少基坑施工对防汛墙造成的影响

南侧围护施工过程中，选用对土层扰动较小、自重较轻的机械，如本工程采用的MJS工法桩机。当地下障碍物较多时，可选择清障成桩一体化的工艺（如咬合桩）来加快施工进度，从而减少对防汛墙的影响。

同时，合理进行土方分区的开挖。结合本工程东西方向较长的特点，将逆作区（2号坑）划分为A—G共7个区，每个分区的宽度控制在30 m左右。具体分区如图4所示。

图4 逆作区土方开挖分区示意

为减少基坑变形，从而达到减小对防汛墙影响的目的，基坑开挖选择从中间的D区开始，按先南后北的原则进行开挖，即先进行D-1区的土方开挖，再进行D-2区的土方开挖。每个小区的土方开挖完成后，立即进行垫层的浇筑，垫层采用厚200 mm的C30混凝土浇筑。D区结构完成后，依次向东向西同时施工，按照C→B→A，E→F→G的顺序进行。每个分区均参照D区先南后北的顺序进行开挖。上一层的结构楼板全部形成，且D区的混凝土强度达到设计要求后，才能开挖下一层土方。

5 被动保护措施

被动保护措施概括起来就是“抛”“顶”“拉”[1-2]。

5.1“抛”

“抛”即抛石护滩。抛石护滩控制防汛墙变形最为有效，即在现有水域坡面上抛掷石体，增强坡体的稳定性。

本工程靠近防汛墙一端的滩面较陡，坡度在1∶2左右。远离防汛墙一端滩面较低，坡度在3∶4.5左右。

考虑到滩面较低，需适当加强护滩范围，增加抛石厚度，减小防汛墙悬臂高度，同时还需充分考虑抛石对航道的影响。

抛石护滩的施工顺序：铺设土工织物→网兜石笼镇脚→抛石护滩→钢管间砂袋护面。

抛石护滩的重点是石笼镇脚，石笼镇脚先抛筑后，方可实施护滩抛石。

由潜水员水下作业，顺水流方向依次将土工织物放入江中，使其整齐地铺设在泥面上。

网兜石笼镇脚施工时，每块块石质量控制在20～40 kg之间，块石装入合金笼网兜。每个钢丝网笼充填石料体积不小于4 m3。抛石护滩剖面如图5所示。

图5 抛石护滩剖面示意

5.2“顶”

水域部分若有斜钢管桩，可充分利用斜钢管桩来承受水平方向的力。在亲水平台横梁与钢板桩之间均焊接双拼36#槽钢，使二者连接起来形成一个整体（图6）。

图6 “顶”处理示意

“顶”措施一般仅用于应急情况，且承受水平方向的力不得超过斜钢管桩的承载力。当防汛墙位移趋于稳定时，应立即解除钢板桩与亲水平台之间的连接，防止亲水平台承受连续的水平力。

5.3“拉”

“拉”即采用拉杆将防汛墙与新打设的钢板桩拉结起来，可有效防止防汛墙继续向黄浦江一侧位移。

拉杆系统由以下几个部分组成：钢板桩、钢板桩导梁锚定块、防汛墙锚定块、铰、紧张器、锚杆等（图7）。先用挖机开挖临时锚定块所需要的沟槽，深度1.0 m，宽度1.2 m，再用混凝土泵车浇筑C15混凝土垫层，厚度10 cm，宽度70 cm，然后进行植筋施工。植筋完成后抽检合格，即可进行钢筋绑扎施工，钢筋绑扎的同时进行锚杆的预埋，锚杆与预埋钢板（规格300 mm×300 mm×20 mm）塞焊连接并固定。然后立模板，最后浇筑C30混凝土。

图7 “拉”措施示意

拉杆及所有铁件均采用Q355B钢材。紧张器由以下部件组成：螺距6 mm的M72螺母（正旋螺纹）、长400 mm的M72螺杆、螺距6 mm的M72螺母（反旋螺纹）、长400 mm的M72螺杆、钢板480 mm×80 mm×20 mm中间件。铰为轴销，分左右2个部件，分别和锚杆焊接。

拉杆和铁件除锈达到Sa2.5级，涂环氧重防腐涂料1道（干膜厚度≥500 μm），安装后拉杆、紧张器和竖向铰再用2层麻布缠裹，垫板和螺母涂环氧重防腐涂料1道。

6 结语

临江区域基坑施工时，为了保护防汛墙，可参考如下要点进行施工：

1）应尽可能选择自重轻、对土层扰动小的机械进行防汛墙一侧的围护施工。

2）若围护施工区域存在障碍物，可选择清障成孔一体化的机械施工，加快施工进度，达到减少对防汛墙影响的目的。

3）应尽量避免在同一仓防汛墙底板范围内连续施工，可采用跳仓的方式施工，以减少对防汛墙的扰动。

4）条件允许时，可以在靠近防汛墙一侧的基坑位置设置栈桥，将荷载通过立柱桩传递下去；没有条件时，可以铺设厚钢板来增加机械的受力面积，从而减轻对防汛墙的侧压力。

5）合理组织挖土等各施工工序，将对防汛墙的影响降到最低。

当防汛墙出现持续向江中位移变形时，可采取以下紧急措施：

1）做好滩面抛石护滩工作，减小防汛墙悬臂端长度。

2）打设1排拉森钢板桩，将出现位移的防汛墙与钢板桩通过拉杆拉结起来，减缓防汛墙继续位移的趋势。

3）特殊情况下，可以将防汛墙顶到能够承受水平力的构件上。

临江区域施工时，应小心谨慎，不得有损坏防汛墙的施工动作，并做好防汛墙的监测工作，根据监测数据采取不同的应对措施，确保防汛墙的安全。