城市综合管廊区箱涵施工技术研究

曹 鹏

(浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司，浙江 杭州 310002)

扩大杭嘉湖南排八堡排水泵站工程位于航运部门规划京杭运河二通道一线船闸东侧，排水河道利用规划京杭运河二通道，排水口设在头格村附近的钱塘江北岸海塘上，泵站排水设计流量200m3/s，属大型水利工程。排水泵站工程进水箱涵段与某道路地下综合管廊基本呈90°角交叉，箱涵在上，综合管廊在下，综合管廊[1- 6]已施工完成并回填土方至原状地面，且已投入使用。综合管廊区域段进水箱涵[7- 10]施工期间易导致管廊上浮，本文结合箱涵施工过程中出现局部变形渗水的案例，分析了箱涵施工期间地下综合管廊结构的保护措施，为确保管廊廊体结构及廊内燃气等设备运行安全，对管廊变形进行加密观测点，增加监测频率，总结了保护管廊稳定与现有裂缝修复的方法，研究成果可为类似工程管廊上部施工工艺的优化提供参考。

1 箱涵结构与施工概况

箱涵型式分别与上游引河和进水池相连。进水箱涵中心线长138m，系6孔C25W4F50钢筋砼结构，采用3孔+3孔型式，箱涵内底标高-2.50m，内顶标高4.50m。进水箱涵上游侧126m为平直段，单孔内尺寸为8m×7m(B×H)，箱涵底板及两侧壁厚度0.8m，中隔墙厚度0.6m。顶板采用0.25m厚板+上翻梁式结构。下游12m为渐变段，扩散角为10°27′54″。箱涵顶部进行覆土绿化，设计覆土厚2.20m，覆土顶高程7.00m。进水箱涵沿纵向每隔12m设变形缝1道，缝宽20mm。工程区地面高程一般5.5～7.0m。设计对进水池上游150m拟采用箱涵形式，进水箱涵内底标高-2.50m，内顶标高4.50m。进水箱涵及排水箱涵沿线表层基本以杂填土、砂质粉土、粉砂为主，厚度较大，工程地质条件一般。下伏Ⅲ1层淤泥质土与砂质粉土互层以及Ⅲ2层淤泥质粉质粘土，埋深大都在18m以上，对进水箱涵的稳定影响不大。

进水箱涵东侧3孔建基面清理施工时，发现箱涵开挖区域的管廊后浇带位置出现渗水情况(如图1所示)，渗水后开始对管廊顶部进行1.5m厚覆土压重处理并布置竖向沉降观测点(如图2所示)。监测数据显示自覆土压重后未出现较大上隆和沉降，排涝河段综合管廊处于稳定状态(如图3所示)。

图1 箱涵开挖区域的管廊后浇带位置渗水

图2 综合管廊竖向沉降观测点布置图

图3 综合管廊竖向沉降监测结果

2 综合管廊变形分析

2.1 地下水情况分析

考虑综合管廊北侧连续墙外于2021年9月29日前完成建基面开挖及垫层浇筑，南侧连续墙外于2021年11月2日前完成建基面开挖及垫层浇筑，南北二侧建基面均设有管井降水，期间建基面及二侧边坡均不存在地下水渗出情况。综合管廊及二侧各1节共3节，宽度41m(南北向)区域内，从开挖到建基面以来，建基面及二侧边坡均不存在地下水渗出情况，结合管廊顶不存在冒水等情况，基本可推定管廊下部地下水位不高于管廊顶。

2.2 卸荷回弹分析

管廊位置原地面高程约7.0m，管廊施工时开挖深度达15m，存在下部土体卸荷回弹情况。通过对综合管廊施工单位的了解，管廊施工到顶板前通过底板下管井降水，顶板施工完成后由于地下水位较低所以停止了继续降水，待抗浮梁施工完成后再进行土方回填到原地面，存在回弹再压缩情况。回填后至今已有2年以上，本次进水箱涵施工开挖深度又达10m左右，存在再次卸荷回弹情况，目前地下水位较低，故推测管廊监测所得的竖向位移超限主要是卸荷引起的变形。

2.3 管廊结构受力分析

综合管廊10.8m方向分隔3舱，高度4.8m，类似于空箱梁结构。箱涵段管廊总长53m，二侧设置变形缝，后浇带处于53m分缝段的中间位置，管廊刚度大，抗变形能力强。现状综合管廊除已开挖完成的27范围内，东面部分抗浮梁保留(东北角至分缝处保留完整的抗浮梁长度250mm，东南角至分缝处保留完整的抗浮梁1360mm)，西面抗浮梁仍保留，基于现状情况下管廊的上隆，受弯最大位置一般是已开挖区域的中段，后浇带位置实际受力相对较小，且结合监测反馈的变形量，初步推测此处存在结构受力破坏的可能性较小。

综上分析，本次监测反馈箱涵施工中综合管廊存在较小值的上隆，引这上隆的主要原因是卸荷回弹，而非地下水上浮，主体结构是安全的。后续反压土区域施工期间及待最终箱涵施工完成后整体变形量很小，不影响管廊整体稳定和结构安全。目前后浇带区域处的渗漏水主要考虑是由于本身存在薄弱点，在上有覆土情况下进行的灌浆加固处理，本次卸荷回弹变形后可能再次引起的渗漏。

3 综合管廊保护及修复措施

3.1 箱涵后期施工措施

为确保后续箱涵施工，开挖上覆土体不致现有综合管廊廊体上浮，拟通过采用箱涵底板结构分段浇筑、加厚垫层快速施工的方案进行设计，以减少管廊的变形。本部分基坑开挖深度大，为确保基坑安全，管廊东西各3孔箱涵分4块施工，施工顺序依次从东向西1#块、2#块、3#块、4#块，分块具体顺序如图4所示。

(1)对基坑施工场地进行整平，管廊外侧布设疏干井，降低地下水不小于建基面2m。

(2)加高2#块内填土高度不小于2m，再开挖1块内填土，快速对破损部分防水层进行修复并浇筑垫层，后施工底板结构。

(3)1#块底板结构施工完成后开挖2#块内填土，再快速对破损部分防水层进行修复并浇筑垫层，后施工2#底板结构。

(4)2#块底板结构施工完成后，对现有3#块范围内连续墙采用绳锯进八堡排水泵站工程进水箱涵段施工，对综合管廊保护方案进行割除，再快速浇筑垫层，完成3#底板结构。

(5)3#块底板结构施工完成后，对现有4#块范围内连续墙采用绳锯进行割除，再快速浇筑垫层，完成4#底板结构。

图4 施工分块示意图

3.2 管廊渗水与裂缝修复措施

本次地下管廊渗漏部位主要出现在管廊后浇带位置，其他部位未见渗水点，后浇带位置混凝土先后浇筑存在时间差，容易引起施工冷缝，极易产生渗漏通道，从现场观察现有渗水点原先就存在裂缝并对其进行过化学灌浆补强处理。本次箱涵基坑开挖深度达10m，地基土产生一定的回弹变形，造成管廊的扰动，使后浇带原有修补后的裂缝重新渗水。针对本工程的裂缝位置及裂缝特点，采用设计预留的灌浆孔进行注浆处理，相关技术技术及工艺要求按原施工图，在注浆处理后仍未解决情况下采用化学灌浆处理方法。

管廊贯穿性裂缝采用表面碳纤维加固补强与内部修补相结合进行裂缝处理。内部修补采用化学灌浆，材料采用HW水溶性聚氨酯材料修复，表面加固方法为沿垂直贯通裂缝的方向沿裂缝左右各300mm范围粘贴碳纤维加固补强。所用材料为①结构胶：结构胶采用JGN型结构胶；②碳纤维：碳纤维布采用高强度Ⅰ级300g碳纤维。具体施工程序如下：

(1)清除管廊表面抹灰露出裂缝，沿裂缝开展方向用金刚石磨片将裂缝部位混凝土打磨成V型槽，清理槽内浮尘碎屑，并用丙酮清洗。

(2)按组分比例配置结构胶，填入槽内压实抹平，24小时固化后在进行碳纤维加固或者进行其它施工。

(3)碳纤维加固前，应对混凝土表面进行检查，对混凝土破损、缺角的部位应采用结构胶修补，对混凝土裂缝应采用结构胶封闭处理。

(4)碳纤维在粘贴完成后，表面均应涂刷保护树脂并粘撒细砂，待表面凝固后刷素水泥浆做20厚1∶2水泥砂浆保护层。

4 结论

本文分析了某大型泵站工程进水箱涵段施工过程中下部综合管廊变形及局部渗水的原因，提出了在管廊上方覆土并动态变形监测的方式保护管廊正常运行，方案实施后管廊变形稳定，得出如下结论：

(1)管廊变形主要由卸荷回弹引起，对综合管廊按1.5m厚填土压重处理后箱涵施工期间管廊整体稳定，结构安全。

(2)管廊裂缝与渗水区可在相应部位以清理、钻孔、埋注浆咀、洗缝、封缝、灌浆、拆咀、封口防水等工序进行处理；表面碳纤维加固补强，内部采用HW水溶性聚氨酯材料化学灌浆修补相结合的灌浆方法处理管廊贯穿性裂缝效果良好。

未来可考虑采用二维有限元法模拟箱涵施工过程中管廊的变形情况与受力情况，为类似城市综合管廊区施工提供理论依据。