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

干坞场区(除新老大堤之间的空置场地外)为大片农田，场地地面标高(吴淞高程)平均为+4.5m左右，干坞坞底标高为-7.40m。在干坞边坡上设有入坞坡道，边坡采用钢筋混凝土格梗护坡方式。

为了保证干坞的坞底排水要求，坞底纵向设有排水明沟，横向设排水盲沟，并连通至周边的排水沟，汇集至坞底的集水井。干坞坡面排水由平台上截水沟经过顺坡面的排水沟流人坞底边沟，最后汇集至坞底集水井中。

为满足管段制作时的承载力和变形要求，干坞基底1.0m厚土层将作地基处理，故干坞的基坑开挖深度为13.1m,局部将达13.9m。基坑边坡采用四级边坡，中间设三级1.5m宽平台，综合边坡1：3.5(在新大堤侧局部综合边坡设计为1：4左右)。为保证干坞基坑和坞口的稳定，采用深层搅拌桩作为隔水帐幕。

二、工程水文地质

按照工程地质勘察报告，工程场区位于现代长江三角洲前缘，70m深度以浅为第四纪松散堆积物，成因类型较为复杂，粘性土、粉性土在垂直方向上相向分布。在干坞开挖范围内主要有人工填土、①2淤泥、②3灰色砂质粉土、③l灰色淤泥质粉质粘土、③2-1灰色砂质粉土、③2-2灰色粉砂；坞底地基为③2-2灰色粉砂层，渗透性大，极易产生流砂现象；坞底下卧土层为④灰色淤泥质粘土层，届流塑、高压缩性土。

场地地下水属微承压水，地下水一般距地表0.5m。水文地质、地质特征为具有多层孔隙含水结构，含水介质为粉性土。地下水受大气降水及地表径流的影响，因近邻黄浦江，受江水潮汐变化影响明显。

三、干坞基坑工程的特点

1.工程规模大，工序复杂，建设时间紧迫

2个干坞总占地面积达13万m2，总土方量为120万m3；施工工艺复杂，有深层搅拌桩、井点降水、地基加固、土方开挖、基础处理等。干坞于1999年12月28日开始搅拌桩施工， 4月开始土方开挖，10月完成A坞施工，12月底完成B坞施工。

2.基坑暴露时间长，工程风险大，技术难度高。

干坞虽为临时工程，但使用期长。自基坑施工开始至管段生产结束，基坑暴露时间将达一年多，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。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。深层井点降水不但使基底以下土体预固结，改进坑内开挖条件，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