沉管隧道干坞施工技术

沉管隧道干坞施工技术

沉管隧道干坞施工技术

章仁财李侃

一、工程概况

上海外环线隧道工程是上海城市外环线过黄浦江下游的越江隧道工程，设计为双向八车道，采用沉管法施工。江中沉管段长736m，分7节管段，其长度为100～108m不等。

干坞是沉管工程中的一项临时工程，作为沉管管段的预制场地。根据工程的总体施工流程和现场的场地条件，位于浦东新堤的东面设2个干坞，分列隧道轴线南北两侧，可同时制作7节管段。其中A干坞占地约4.9万m2，位于隧道南侧，一次制作E7、E6两节管段;B干坞占地约8.1万m2，位于隧道北侧，一次制作E1、E2、E3、E4、E5五节管段，如图1。

图l 干坞示意图

多，而且基坑还将经历一次进、放水过程，这对建于土层条件极差的软弱土层上、且与黄浦江仅有一堤之隔的基坑是一个考验。2000年夏天，干坞还经受了“杰拉华”、“派比安”等风暴的严峻考验。

四、干坞主要施工技术

干坞施工流程如下：

施工前准备→测量放样→铺筑作业场地内临时碎石便道，开挖临时排水沟→干坞周边隔水帐幕→大堤加宽→井点施工→土方开挖→基础土方开挖→修坡、护坡及换填基础，分层碾压，回填，建立坞底及坡面排水系统。

1.搅拌桩隔水帐幕

为提高干坞土坡的稳定性，达到基坑隔水的目的，根据设计，在干坞堤顶设置4排φ700深层搅拌桩，深至一16.0m，插入粘土层，形成一环形封闭隔水帐幕。

深层搅拌桩采用DH508型深搅机施工，搅拌头的提升速度按水泥掺量及注浆速度控制，浆液的水灰比不大于0.5，早强剂掺量为水泥量的1％一3％，按设计要求，水泥掺量为13％。搅拌桩施工采用两喷两搅的工艺，确保加固效果。

保护大堤的搅拌桩为整体结构，为保证整体结构的受力性能，施工时内外两排搅拌桩纵向不允许出现施工冷缝，确保连续性。

搅拌桩完成后，在其上面分段浇筑钢筋混凝土挡墙结构，满足防汛要求，内侧加宽道路，完成路面结构。

2.降水施工

针对本工程土方开挖面积大，开挖深度较深的特点，基坑降水采用边坡四周由4排φ700搅拌桩形成隔水帐幕、干坞边坡设计三级轻型井点、基坑中间设深井的方案。

(1)深井降水

基坑内设深井点真空泵降水，有效降水深度须降至基坑底面以下1m，每400m2左右设置一口真空泵探井点。先用潜水电钻钻φ800mm井点孔，井深达16m，孔底至滤网底1.5m作砂井，再吊放井点管至设计标。高一12.0m后，灌粗砂至地表下l～2m，待砂滤层沉积后用粘土封孔。在降水过程中，应随时观测地下水的变化，因此在基坑开挖期间，每天报各真空井点的抽水量、真空度和坑内、外地下水位的变化情况。深层井点降水不仅使基底以下土体预固结，改善坑内开

挖条件，而且有利于提高土层的物理力学性能，提高基坑的整体稳定性。

(2)轻型井点降水

在标高+3.4、-0.4、-3.9三级平台上布置轻型井点降水系统(见图2)，井点管长7.2m，井点管间距为1.2～2.4m。

图2 井点布置剖面图

在井点管、真空泵及管路安装完毕并正常抽水的条件下，降水7天后可进行下一层的土方开挖。在土方开挖时，必须确保降水正常，使水位始终在暴露土层以下，降水平面控制在每级开挖面以下lm左右，以稳定边坡，防止发生流砂。经理论计算，单井出水量为0.56m3／d，影响半径为15m，实际施工效果表明，每级轻型井点的影响半径均能满足15m的要求，而且降水影响范围内的土体水位也达到要求标高以下。统计数据表明，单井出水量与周边水源边界条件有很大关系，搅拌桩止水帐幕全封闭、半封闭与无搅拌

桩相应的单井出水量分别为0.58m3／d、0.8m3／d、1.12m3／d。

3.土方开挖

(1)开挖顺序

待干坞周边隔水帷幕施工完毕且达到强度、井点降水见效后方可开挖土方，干坞开挖由南向北、由西向东逐步推进。根据挖土场地临时碎石便道的间距，将基坑划分为20多个开挖区域，土方开挖按分层分块进行，出土车辆通过临时碎石便道将开挖土方运至弃土场地。

在实际开挖施工中，有4个工作面进行同步开挖施工，每个工作面使用1台1.4m3的挖掘机、1台长臂挖掘机和2～3台0.4m3的挖掘机。

第一层土自地面+5.3m开挖，在深度3.2m(即标高+2.0m)处修出坡度为1：8的车辆道路，再进入第二层的开挖作业；第二层土体开挖时，挖掘机挖至标高-1.2m的开挖作业平台，并继续向后退挖，直至第三平台-4.3m，再由长臂挖机挖至坞底标高-8.4m。1.4m3的挖掘机在+2.0平台开挖第二层土，并接力传递下层挖机挖出的土方，装入停放在出土便道上的出土车中；0.4m3的挖掘机下至坞底与长臂挖掘机配合，对干坞基

底置换土体进行开挖，自南向北逐步后退进行开挖。在开挖过程中并将临时出土便道同时挖除，直至把整个基坑开挖完成。

(2)注意事项

在开挖施工过程中、应时刻注意纵坡的保护工作，开挖过程中对纵坡进行随挖随修坡，遇上暴雨的天气，挖掘机应停止开挖施工，并离开开挖作业平台。开挖过程中及时修挖临时排水沟和集水井，并派专人进行基坑排水，以保证基坑内不积水。严禁在土坡中部开设集水井，严禁坡顶及坡面积水。

基坑开挖必须分层分块进行，每个工作面必须在上一层护坡施工结束后才能开挖下一层土。土方开挖控制挖土标高，在开挖至设计标高以上约30cm时改用人工修挖，以避免坑底土体的扰动，影响基底承载力。

4.修坡、护坡及入坞道路的施工

干坞周边土坡根据设计院综合计算结果，迎江侧边坡按1：4、其余按1：3.5坡度分四级放坡，土坡中部设三级1.5m宽平台。为确保边坡稳定，边坡采用纵横钢筋混凝土格梗护坡，其能保持边坡土体，防止边坡土体被雨水冲刷，并能

释放边坡土体中的动水压力。每间隔3m留有φ100的排水孔。

在干坞的两侧各设一条人坞坡道，供进出坞施工车辆通行，道路净宽7m，坡度为8.0％～8.8％不等。道路路基自下而上分别为15cm厚砂垫层、45cm厚大石块，20cm厚道渣，并分层用压路机碾压密实，再浇筑20cm厚钢筋混凝土路面，并每隔20m设置一道300×300钢筋混凝土地梁。路基两侧均采用浆砌块石护坡，上设300×300钢筋混凝土圈梁，施工道路两侧设置挡墙和排水明沟，明沟断面尺寸为400mm×400mm.

在人工修坡时，同时施工平台上的截水沟及坡向排水沟，排水沟为砖砌结构，内部用水泥砂浆粉刷。平台上截水沟设纵向1％～1.5％排水坡度，以便及时将截水沟中的积水沿坡由排水沟排入基底集水井。

边坡护坡施工遵循“完成一段开挖。及时完成该段修坡工作”的原则，避免土坡暴露，受雨水冲刷，护坡施工由坡底向坡顶施工。护坡完成后，及时在土坡两级平台等处设置监测点，监测土坡的变形及沉降情况。

5.排水系统施工