中心城区地下勾连工程施工难点技术方案

桂奇

（上海隧道工程有限公司，上海 201200）

1 工程概况

1.1 工程总体概述

长宁区遵义路（虹桥天都－绿城广场）人行地下通道工程位于长宁区天山街道天山路遵义路路口，地道西端连通虹桥天都地下室一层，东端连通绿城广场地下室一层。该工程为地下一层建筑，总建筑面积550m2，人行通道长度32m，主通道内净宽6m，净高3.2m，顶管始发井、接收井采用明挖法施工，最大基坑开挖深度10.6m，地下顶管段长度16.6m。

工程内容包括：始发井、接收井及明挖段出入口土建结构工程，顶管工程，机电系统工程，给排水管道工程，装饰装修工程等。涵盖土方、支撑、降水、基坑围护、地基加固、管线保护、内部结构、地道装饰、地道给排水、地道强电、地道弱电、地道通风、轮椅升降机等地道主体工程，以及路面修复、车行道、人行道、交通便道、临时标志线等临时工程[1]。

工程总平面如图1 所示。

图1 工程总平面

工作井基坑围护形式采用钻孔灌注桩围护＋2 排高压旋喷桩止水帷幕，其中靠近基坑的1 排旋喷桩为钻孔灌注桩间土体加固，外侧1 排旋喷桩为连成整体的止水帷幕。基坑开挖底标高以下采用高压旋喷桩加固，加固体厚度3m。基坑内设3 道支撑，第1 道为钢筋混凝土支撑，第2、3 道为钢管支撑。工程剖面如图2所示。

图2 工程剖面

1.2 周边环境概况

该人行地下通道横穿遵义路，西侧为虹桥天都广场，处于运营状态，东侧为在建绿城广场，有现状场地围墙。根据总体安排，该工程施工期间将不封闭遵义路道路交通；为保证工程施工场地条件，工程围挡将分别以虹桥天都和绿城广场的地下室外侧为边界，受此影响的虹桥天都室外绿化需进行部分搬迁，绿城广场施工围墙需作退界处理。

遵义路现状管线包括：信息管、电信管、上水管、燃气管、电力电缆、雨水管、污水管、电力及通信架空线等。当地下人行通道施工时，顶管始发井和接收井基坑及围护桩区域内的所有地下现状管线需进行改迁和保护，其中信息管、电力电缆改迁至基坑施工区域外侧，雨水管采用临泵连接，上水管改成明管，电力及通信架空线原位保护；顶管穿越区域的地下管线均采取原位保护措施。顶管穿越区域地下管线与顶管位置关系如图3 所示，其中污水管位于顶管上方仅1.6m，电力排管与接收井围护桩最近处仅0.28m。

图3 顶管穿越区域管线位置

2 施工难点与技术方案

2.1 勾连工程与既有建筑连接处围护补缺设计

2.1.1 施工难点

该工程始发井与接收井设置在遵义路东西两侧，紧邻虹桥天都与绿城广场，始发井和接收井基坑靠近建筑物一侧利用既有建筑地下结构作为基坑围护，其他3 侧采用钻孔桩+高压旋喷止水帷幕围护形式。其中，虹桥天都地下室结构底标高为-5.6m，始发井基坑最深处底标高为-7.5m，新开挖基坑部分区域比原有建筑地下结构深，单纯利用既有建筑地下结构无法满足基坑围护需求，基坑围护存在缺口，同时原有虹桥天都建筑存在沉降风险。如何在既有建筑结构下方补全围护结构断口，是该工程的实施难点。始发井基坑（最深处）与虹桥天都建筑结构位置关系如图4 所示。

图4 始发井基坑（最深处）与虹桥天都建筑结构位置关系

2.1.2 技术方案

通过分析研究，MJS 大直径高压旋喷桩具有定向摆喷的特点，通过摆动喷射注浆的方式，根据设定的运动轨迹，形成扇形状固结体，同时成桩直径大、适用范围广，可有效解决围护补缺问题。该工程中，对始发井基坑比既有虹桥天都地下结构深处采用MJS 高压旋喷工艺进行注浆加固，MJS 大直径高压旋喷桩桩径4200mm，180°扇面定向摆喷，共设置11 根桩，加固深度4.55m，与基坑底部高压旋喷加固底标高一致。同时，巧妙利用始发井结构抗拔桩，将抗拔桩设置在MJS 高压旋喷桩外侧，布置方向与MJS 旋喷加固范围一致，在满足结构抗拔要求的同时，一定程度上抵挡既有建筑结构下方侧向土压力。MJS 大直径高压旋喷桩设计平面、剖面分别如图5、图6 所示。

图5 MJS 大直径高压旋喷桩设计平面

图6 MJS 大直径高压旋喷桩设计剖面

2.1.3 执行情况

通过对虹桥天都既有地下结构下部进行MJS 定向摆喷加固，在始发井基坑开挖及结构施工期间，基坑周边地表沉降累计值最大为8mm，在设计要求的最大地表沉降16mm 范围；基坑深层水平位移监测累计最大值为11mm，在设计要求的最大水平位移19mm 范围。基坑施工期间无渗漏水、地面塌陷、基坑突涌等风险情况出现，基坑基本处于安全、稳定状态。

2.2 有限空间顶管吊装

2.2.1 施工难点

该工程接收井东侧连通绿城广场地下结构，西侧为遵义路，根据设计图纸，接收井结构内壁尺寸为19.21m×6m，可满足顶管机头一次进洞空间需求。接收井西侧靠近遵义路处存在现状电力排管，根据管线图纸，电力排管结构尺寸1500mm×1000mm，埋深约2m，结构外边距离接收井基坑围护钻孔桩约0.28m，且该电力排管在施工期间不予搬迁。在工程实施过程中发现，该电力排管走线存在一定倾斜，在电力井处与接收井围护结构存在冲突，且根据电力公司要求，基坑围护结构应与现状电力排管至少保持0.5m 以上安全距离。初始设计图纸中接收井围护结构与电力排管位置关系如图7 所示。

图7 初始设计接收井与电力排管位置关系

为保证与电力排管安全距离，经研究讨论，最终决定采取缩小接收井结构尺寸、基坑围护向内退界处理措施。调整后，接收井结构内壁尺寸为19.21m×5.4m，结构在宽度方向缩小了0.6m，此时接收井围护结构距离电力排管结构外边线距离为0.5～1.1m。图纸调整后，接收井围护结构与电力排管位置关系如图8所示。

图8 调整后接收井与电力排管位置关系

该工程采用土压平衡式顶管机，顶管机外形尺寸为：6920mm×4220mm×5460mm（宽×高×长），接收井尺寸调整后结构净宽5.4m，无法完成顶管机头一次进洞分离、吊装。同时现场场地条件有限，接收井区域围场宽度仅8.7m，顶管机总重约115t，采用200t 汽车吊，支腿全伸状态下占地宽度约9m，且汽车吊回转半径5m，现场场地无法满足200t 汽车吊作业空间需求。顶管机吊装作业空间受限是该工程的施工难点[2]。

2.2.2 技术方案

顶管机分前、后壳体两部分，采取两次进洞方式、分别吊离。顶管机前后壳体参数如表1 所示。

表1 顶管机主要设备尺寸及重量

顶管顶进距离接收井围护桩10cm 时，暂时停止顶进，进行围护桩的凿除工作。围护桩凿除过程中对顶管机后第一、二、三节管节进行固体注浆、对顶管机四周进行临时的水路封堵。接收井围护桩破除后，清理出井内凿除的混凝土块，继续顶进，待顶管机完全进入接收架上，井内空间满足吊装要求，第一次顶进到位，利用纠偏油缸进行顶管机的前、后壳体分离，吊离前壳体。前壳体吊装出井后，再次顶进，本次顶进到位即为顶管机与管节的最终到位，最终到位后进行后壳体与管节的分离，后壳体吊装出井，完成吊装任务。两次进洞吊装工况如图9 所示。

图9 两次进洞吊装工况

顶管机头吊装过程中，考虑到现场场地条件限制，无法使用大吨位汽车吊，同时最重顶管机部件重70t，最终决定采用180t履带吊进行顶管机的吊装出井。

180t 履带吊两侧履带外边宽度7.1m，履带下铺设钢板，现场围场宽度8.7m，基本满足设备停放条件。履带吊车（180t）主吊配29m 长把杆，最大仰角控制在78°，根据履带吊车性能表，吊装半径10m 可有效吊装96.1t 重量，满足现场吊装工况。履带吊现场吊装布置如图10 所示。

图10 履带吊吊装平面布置

2.2.3 执行情况

通过二次进洞，对顶管机头前、后壳体拆分后两次吊离接收井，解决了接收井内壁尺寸宽度不够的问题；同时采用180t 履带吊，在保证吊装性能要求的前提下，解决了汽车吊作业空间受限问题，最终顶管机头顺利吊离基坑。

3 结语

从最终施工结果来看，本文对于中心城区既有建筑地下勾连工程施工中遇到的围护结构存在缺口、吊装施工作业面受限等施工难题所采取的技术方案是可行的。通过利用MJS 大直径高压旋喷桩定向摆喷工艺，实现既有建筑结构下部土体180°扇面加固，在控制建筑物沉降的同时补缺围护结构，有效解决了勾连工程相接处既有建筑下部围护断口问题。同时，巧妙利用二次进洞，拆分顶管机头部件，合理选用起重设备，完成了在作业空间受限工况下顶管机头的吊装。中心城区工程作业条件是复杂、多变的，本文结合遵义路人行地下通道工程施工难点及解决方案，为今后类似工况提供参考与借鉴。