装配式综合管廊预制地下连续墙的实测研究

管 飞 高彦斌

(1.上海市岩土地质研究院有限公司,上海 200072； 2.同济大学地下建筑与工程系,上海 200082)

0 引言

目前，管廊的施工一般仍先采用传统的支护工艺(如钢板桩或其他板式支护)开挖条形基坑，然后浇筑钢筋混凝土管廊结构[1-3]。在综合管廊工程中推广装配式构件及其建造技术成为新的热点。其中，采用“两墙合一”设计的预制地下连续墙是一种有推广前景的建造工艺。预制地下连续墙既可作为管廊(条形)基坑施工时的围护结构，又可以作为管廊的永久侧壁结构。这种技术可降低管廊工程的整体造价和施工复杂性，且具有施工速度快、保护环境等优点。

迄今为止,上海地区预制地下连续墙技术先后在建工活动中心、明天广场、达安城单建式地下车库和瑞金医院单建式地下车库等工程中实施和应用，取得良好的效果[4-6]。但在综合管廊中加以应用案例极少。

1 项目概况

拟建上海某综合管廊(一期)工程包括2条管廊，管廊总长度1.38 km。设计采用钢板桩支护结构明挖基坑，开挖到底后现浇钢混凝土管廊结构如图1所示。

为推广装配式管廊建设，本工程设两个试验段，采用预制地下连续墙进行试验性的应用。预制地下连续墙采用“两墙合一”设计，即预制地下连续墙技术作为围护结构并作为管廊侧壁，基坑开挖后现浇顶板、底板和隔墙，最终形成箱涵结构，见图1。

若要满足现有规范对于基坑坑底抗隆起安全系数的需要，地下连续墙须插入基坑坑底以下9.93 m～9.45 m，围护桩插入比约为1.44，长度达到15 m，带来较大的吊装困难。

因此，参建各方通过有限元模拟计算优化了地下连续墙的插入比，为1∶0.8。优化后的连续墙长度为10.8 m，数值计算预测连续墙的最大水平位移约3 cm，最大墙身弯矩349 kN·m。

试验段采用优化后的围护方案，顺利地进行了基坑开挖和管廊结构浇筑，现已完成基坑回填。

2 工程实测

为了对预制地下连续墙在基坑开挖过程中的工作性能有更深入的了解以便为今后的推广工作积累经验和数据[7]，在综合管廊试验段施工前，取3幅地下连续墙槽段预埋了传感器和其他监测设备，监测点布置见图2；并于基坑施工期间对墙体弯矩、墙后土压力和墙体深层水平位移等进行监测。

每幅连续墙预埋的传感器数量如下：

1)钢筋应力计：内外两侧各1个剖面，每个剖面10只，共20只。2)混凝土应变计：内外两侧各1个剖面，每个剖面5只，共10只。3)土压力盒(量测200 kPa)：内外两侧各1个剖面，外侧10只，内侧6只,共16只。4)测斜管：2只。

监测频率：

1)试验墙下槽当天，下槽前后各采取一次数据。

2)试验墙下槽后，注浆前后各需采取一次数据。

3)导墙破除当天两次：导墙破除前后各一次。

4)开挖当天至少两次：开挖前后各一次(若现场条件允许，开挖过程需加测一次)。

5)开挖完成后，每天采取数据一次，若监测方监测数据达到警报值需要加测，则试验墙需跟着加测。

6)浇底板前后各测一次。

7)现场施工工况变化时，需加测。

现场监测工作持续了3个月，包括连续墙从插入到基坑施工结束的各个工况。

2.1 迎土面(主动)土压力Fa

实测迎土面土压力如图3所示。预制地下连续墙迎土面的实测水土压力在深度3 m以内增长较大，然后随着深度的增大略有增长，从3 m深度的90 kPa增长到11 m深度的150 kPa。实测水土压力要比计算值大一些。

2.2 预制地下连续墙总弯矩M

实测地下连续墙弯矩如图4所示。弯矩监测值较为凌乱，但最终得到的预制地下连续墙弯矩在200 kN·m以内，小于采用2D有限元的计算值(349 kN·m)，但峰值出现的深度和数值分析的计算结果曲线非常接近。

2.3 预制地下连续墙侧向位移

实测地下连续墙侧向位移曲线如图5所示。最大侧向位移约12 mm，发生深度为5.5 m的位置。实测值也小于计算值，但变形曲线的形状和计算值极为接近。

3 结语

对比监测结果结合和数值计算(数值计算内容另文详述)，本工程预制地下连续墙的受力性状特征如下：

1)监测得到的预制地下连续墙迎土面的土水压力规律性较好。监测值总体大于按照规范方法得到的计算值。特别在较浅的位置，监测值显著大于计算值。

2)监测得到的预制地下连续墙最大弯矩为200 kN·m，小于数值分析给出的349 kN·m，也小于按照规范方法(m法)的计算值500 kN·m。监测得到的最大弯矩出现的位置与数值计算结果比较一致。

3)现场监测得到的预制地下连续墙最大侧向水平位移约1.2 cm，比计算值(3.4 cm左右)要小很多。

综合以上，现场监测结果验证了本综合管廊工程中采用插入比为1∶0.8的预制地下连续墙优化方案是安全可靠的，连续墙的受力性状和变形未超出安全允许的范围。这些工程经验可供类似项目乃至采用传统支护方式的条形基坑参考。