城市既有雨水箱涵改造扩容技术研究

2022-08-31王辉

城市道桥与防洪 2022年7期

王辉

（中交路桥建设有限公司，北京市 101100）

0 引言

吉利路（江二路）（汉南大道—兴城大道）建设工程为新建市政道路工程，地点位于湖北省武汉市经济技术开发区，北起现状汉南大道，由北向南分别与通江一路、通江二路、幸福园路和通江四路交叉，止于现状兴城大道。道路全线为直线，起点桩号K0+000，终点桩号K3+742.826，全长3 742.826 m。道路为城市主干路，道路红线宽度50 m。

原有雨水箱涵为2 孔5 m×4 m 钢筋混凝土箱涵。为满足日益严峻的排涝要求，现对区段内箱涵予以扩容。扩容箱涵为6 m×4 m 渐变为7 m×4 m 箱涵，破除部分原有旧涵，以旧涵悬臂部分钢筋伸入到待扩容区箱涵底板内。图1 为箱涵扩容设计图。

图1 箱涵扩容设计图

1 施工难点及应对措施

因基坑开挖深度较大，且存在既有箱涵，钢板桩施工时，钢支撑另一侧势必对既有箱涵造成影响。鉴于此，提出利用既有箱涵为支撑进行基坑支护。基坑设计见图2。

图2 箱涵支护设计图

施工工序为: 测量放线→钢板桩施工→开挖至第一层钢围檩底→第一层内支撑施工→开挖至第二层钢围檩底→第二层内支撑和导撑施工→土方分层开挖至基坑底→箱涵底板及底板换撑施工→换撑混凝土达到设计强度后拆除第二道钢管撑和导撑→箱涵结构施工→回填至第一道钢支撑底，碾压达标后拆除第一道钢支撑→施工箱涵顶板→回填至箱涵顶面→碾压达标后拔除钢板桩→回填至地面。

2 施工方法

施工准备完毕后，进行测量放样并标注开挖边界，确认无误后即可开挖基坑第一层，第一层开挖结束后进行右侧钢板桩插打。待开挖至内撑底1 m 处时，进行围檩及内撑安装，随后继续开挖。图3 为施工工艺流程。

图3 施工工艺流程

2.1 钢板桩施工

钢板桩采用BZ-V450 打桩机进行插打，从上游开始，插打至下游合龙。插打钢板桩前，对插板机进行检查、检修，确保振桩时插板机性能良好，能满足钢板桩插打施工。为确保钢板桩线形顺直，垂直度可控，在插打钢板桩时，可利用两块钢板桩作为简易导梁，摆放于待打设区域平面上[1]，通过两块钢板桩卡住打设面，确保线形顺直及垂直度。

根据地质资料可知，钢板桩施工范围地质主要为素填土、杂填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉质黏土夹粉土、粉砂及粉细砂，土层侧摩阻力约为16～30 kPa。钢板桩截面尺寸为：宽400 mm，高170 mm，厚度15.5 mm。

最大18 m 钢板桩面积为：2×（0.4+0.17）×18=20.52 m2。

按最大钢板桩面积进行计算，克服侧摩阻力所需力：30×20.52≈616 kN≈61.6 t，61.6 t＜75 t。

故BZ-V450 打桩机满足施工要求，如遇插打不进去的情况，根据实际情况更换打桩机。

2.2 基坑内首次开挖

钢板桩插打完成后，在施工平台上采用长臂挖掘机进行基坑内开挖，开挖至围檩及内支撑底1 m 位置[2]。开挖时优先开挖钢板桩内周边，以便及早进行围檩安装工作，缩短施工工期。靠近既有箱涵腹板处，预留50 cm 空间，人工开挖，避免破坏涵体结构。

2.3 钢牛腿安装

牛腿为12 mm 厚钢板焊接制作而成，支撑牛腿沿围堰四周按图纸间距布置在钢板桩侧壁，牛腿焊接时需注意保证顶面标高齐平，相邻牛腿间的顶面高差小于5 mm，牛腿采用角焊缝连接，焊缝厚度不小于10 mm，水平方向每隔3.5 m 设置一处牛腿。

对于设置在既有箱涵处的钢牛腿，通过M20/L=200 mm 膨胀螺栓施打在箱涵侧板上，再将膨胀螺栓与牛腿连接。

2.4 第一层围檩安装

钢围檩加工: 钢围檩加工采用双拼H 型钢（HM400×300b）焊接而成。依据支撑间距（3.5 m）在对应支撑位置焊接，钢围檩分段加工，一般分段长度取2～3 个支撑间距，转角部位应根据实际长度加工[3]。

2.5 第一层内支撑安装

内支撑为D609×12 mm 钢管，水平方向每隔3.5 m 设置一道，竖直方向设置两道。吊装采用两点起吊，在吊装过程中保持支撑平稳、无碰撞、无变形。内支撑待围檩安装完成后即可采用吊车吊装施焊，围檩与钢板桩之间焊接牢固，以确保钢板桩围堰的整体稳定性[4]，在钢板桩与围檩之间有空隙的地方，需采用短型钢或钢板加工而成的钢楔进行塞紧（注意型钢的高度需高于围檩腹板间距20 cm，以保证围檩完全受力），然后进行焊接固定。

2.6 第二层钢牛腿及围檩安装

当开挖至第二层围檩底处时，进行第二层钢牛腿及钢围檩安装。右幅钢牛腿焊接于钢板桩上，左幅钢牛腿通过M20/L=200 mm 膨胀螺栓施打在箱涵侧板上，再将膨胀螺栓与牛腿连接。安装方法与前述一致，不再赘述。

2.7 第二层内支撑安装

内支撑为D609×12 mm 钢管，水平方向3.5 m设置一道，竖直方向设置两道。吊装采用两点起吊，在吊装过程中保持支撑平稳、无碰撞、无变形[5]。内支撑待围檩安装完成后即可采用吊车吊装施焊，围檩与钢板桩之间焊接牢固，以确保钢板桩围堰的整体稳定性，在钢板桩与围檩之间有空隙的地方，需采用短型钢或钢板加工而成的钢楔进行塞紧（注意型钢的高度需高于围檩腹板间距20 cm，以保证围檩完全受力），然后进行焊接固定。

2.8 导撑安装

为确保既有箱涵结构安全，在既有箱涵内设置一层导撑。导撑为D609×10 mm 钢管，水平方向每隔3.5 m 设置一道。要注意的是，应严格控制导撑与第二层内撑标高一致。首先在既有箱涵内侧施打M20/L=200 mm 膨胀螺栓，随即将800 mm×800 mm×10mm钢板与螺栓固定，再将导撑与钢板焊接固定，导撑每延米重148 kg，单根5 m 长，共重640 kg。因箱涵内不具备吊装条件，可焊接型钢三脚架，然后挂设2 t手拉葫芦提升安装，在接头处应塞薄钢板，确保连接面无间隙。导撑安装完毕后，继续开挖至基坑底[6]。图4 为导撑安装设计图。