紧邻深基坑的大直径给水管线综合保护技术

2021-10-14郭晓君

建筑施工 2021年6期

郭晓君

上海建工一建集团有限公司上海 200120

当前许多大城市建设用地逐渐饱和，可用土地资源不断紧缩，地下开挖空间的需求量因此不断提升，施工用地的场地条件越来越苛刻，从而导致在建工程与已有市政设施共同存在的情况。因此在确定无法对施工场地内正在使用的设施进行改变的情况下，如何既能保证工程顺利实施又能在施工中最大限度地减小对市政设施的影响，成为众多深基坑项目施工中的重大难点及关注点。

本文以上海市浦东新区黄浦江沿岸E10单元E06-2地块商业办公项目为例，分析并研究紧邻深基坑边的给水管的一系列保护处理技术，通过施工措施制定及数据监控，有效控制了水管的沉降变形，最终确保了管线的正常工作。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程位于上海市浦东新区浦东大道内环区域，由3栋11—17层商业主楼和部分裙房组成，地下设置3层地下室。工程基坑总面积约15 200 m2。主楼普遍区域挖深16.00 m，坑中坑挖深17.75～19.75 m。围护结构采用厚1 000 mm“两墙合一”地下连续墙。地下连续墙受力段嵌固深度均为16.00 m，隔水段长度 14.55 m，地下连续墙底标高－47.00 m，地下连续墙顶部设置高700 mm的压顶梁。

1.2 大直径给水管概况

本工程场地中部有1根大直径给水管——居杨管及工作井。居杨管作为首条穿越黄浦江的清水管道，于2005年7月2日通水，并通过“西水东输”的形式，解决了浦东日益剧增的用水需求。

居杨管管道存在明排段和暗埋段，其中工作井北侧给水管从黄浦江对面的杨树浦自来水厂引出，为越江段，埋设较深；南侧段为常规给水管，埋深较浅，位于基坑东侧及北侧为明排段的敷设方式。居杨管管径1 m，长度约160 m，间隔6 m设一墩式基础，最近一侧的管道边离基坑不足3 m，其中东侧2处流量仪离基坑仅1.73 m，由于该管线为重要的市政管道，所以在整个施工全过程阶段，尤其是深基坑围护、开挖施工阶段需重点保护（图1）。

图1 居杨管与基坑关系

2 工程重、难点

2.1 深基坑施工中对居杨管的保护提出了高要求

1）围护施工阶段：本工程围护采用地下连续墙形式，地下连续墙成墙深度约47 m，墙厚1 m，在地下连续墙施工时，机械成槽至浇筑过程中，大体量、长时间的施工过程势必使水管基础及下方土体产生较大的变形，如何最大限度地减少地下连续墙施工带来的影响，是深基坑围护阶段的重大难题。

2）基坑施工阶段：基坑深度约16 m，开挖过程中居杨管随坑外土体会发生沉降。根据自来水公司要求，管线最大沉降报警值为1.5 cm，对管线的保护提出了较高的要求。该水管为杨树浦供应居家桥地区的供水主道，一旦发生问题，将造成浦东用水量的巨大缺口，因此对于该管线的保护是本次深基坑施工中至关重要的环节。

2.2 水管与地面间隙小，保护措施布置难度高

居杨管一侧紧贴场地围墙，距离约50 cm，另一侧邻基坑，管道下方距离地面约30 cm。对于如此狭小的空间及工作面，设置有效的隔离防护措施将相当困难。因此每一个布置细节，都要经过现场实际距离比对、深化来得出最终结果，保证最终保护措施既不会碰到围墙，又能起到隔离防护的作用。

3 各阶段保护措施制定

针对水管的位置特殊性及确保工程顺利开展，项目部策划阶段就围绕水管保护展开多方交底及方案讨论会，结合类似工程项目做法及专家意见，从技术、经济、时间、工序影响等各方面综合考虑，最终提出了先隔离、加固，后倒吊的方案，具体方案如下：

1）场地准备阶段：在场地清理前，沿管线东侧打设钢板桩[1]一圈进行隔离，以减少清障阶段镐头机施工带来的土体振动影响；在围护施工前，根据水管分布情况，沿水管一圈布置注浆管＋跟踪注浆管。

2）地下连续墙施工阶段：由于暗埋段在地面下，变形情况较难预测，为避免地下连续墙施工工序对该区域带来的较大变形影响，对该地区采取预先注浆补强、地面堆载卸载等措施，主要分以下2个步骤进行：

① 在地下连续墙施工至东侧、南侧水管前，对东、南侧已有注浆管进行注浆[2]。

② 拆卸原有暗埋段上的临时活动房，减小地面堆载，暴露工作井及水管与工作井接头位置，沿暴露出来的暗埋段水管走向增加布设注浆管。

3）开挖及支撑施工阶段：根据水管分布形式，准备采取开挖施工分块及水管整体钢结构托吊方式[3]控制开挖带来的影响，具体如下（图2）：土方及支撑施工开挖阶段严格遵循设计方案和监测数据实施，第1层土1-1区、1-2区土方同时开挖，推进1-3区施工，及时形成第1道支撑结构顶住北侧水管区域；第2、第3层土按照盆式开挖的原则及时形成东西、南北向对撑；第四层土根据后浇带分块由北向南施作。

图2 基坑阶段分块施工布置

因基坑开挖较深，在此期间居杨管明排段可能会因基础差异沉降而产生不良变形，考虑到地下连续墙沉降较少，则在地下连续墙压顶梁上设置型钢托架，通过钢拉杆将托架与居杨管连接，以倒吊的方式将管道托起，以减少开挖过程中的管线随周围土体的沉降。

钢托架施工阶段，在第1道混凝土支撑梁施工时，按照设计位置安装预埋件[4]；吊架在基坑第二层土方开挖前安装完毕。钢托架采用H型焊接组装，立柱和主梁采用HW300 mm×300 mm×10 mm×15 mm型钢，斜撑采用HW250 mm×250 mm×9 mm×14 mm型钢。立柱通过预埋件焊接固定在地下连续墙的压顶梁上，主梁上设2块耳板，通过钢拉杆和花篮螺丝与管道下方设置的HW300 mm×300 mm×10 mm×15 mm型钢托梁连接[4]。

4 施工效果及监测数据分析

1）本工程针对居杨管，通过多次讨论，根据管线下支墩位置在水管及工作井布置39个直接监测点，全阶段实时监控施工给管线带来的影响[5]。

2）围护施工阶段：由于地下连续墙单幅墙长较深，成槽时间长，单幅形成时间至少20 h，且距离居杨管仅2～3 m，因此地下连续墙施工对居杨管的监测数据影响较大。通过跟踪注浆管注浆加固工作，监测数据呈现稳定趋势，进入土体加固阶段后，监测数值波动微小且均匀，能满足后续顺利开展第一层土方开挖的要求。地下连续墙形成封闭后，居杨管监测值虽累积沉降量较大，但13日之后每天变化均匀；沉降累积量较大的暗埋段在周边地下连续墙封闭后沉降逐渐减缓。目前该区域监测数据整体变化不大，且逐渐平稳。

3）开挖及支撑施工阶段：通过钢托架吊挂及分块开挖紧跟施作支撑等措施，严格按照深基坑评审方案开挖，分层、分块进行，并及时根据监测数据调整施工速率。对水管影响最大的暗埋段的监测点沉降变化控制在30 mm以内，其余明排段的数据均在设计可控范围内。