软土深层地下空间开发的又一里程碑:百米级超深地下连续墙成功实施

发布时间:2020年05月07日

为了解决城市内涝、合流制溢流污染等目的,近年来,深层排水隧道工程项目在国内外很多城市上马,上海也不例外。党的十八大以来,生态文明建设摆在了中国特色社会主义事业全局工作的突出地位。苏州河是上海的母亲河。近年来虽然苏州河沿线整治取得了一定成果,但周边排水系统设计标准仍然较低(P=1年),抵御灾害性气候能力较弱,沿线泵站雨天放江污染依然严重,“逢雨即黑”现象仍十分普遍。

苏州河段深层排水调蓄管道系统工程(以下简称“苏州河深隧工程”)西起苗圃绿地,东至福建北泵站,覆盖苏州河沿线25个排水系统,服务面积约58km2,涉及长宁、普陀、静安及黄浦四区;主隧全长15.3km、内径10m,内底标高约-47m~-55m,沿线设置8处综合设施,配套建设规模15m3/s初雨提升泵房1座。

工程建成后,将新增不低于74万m3的调蓄库容,实现三个目标:①排水系统提标——苏州河沿线25个排水系统的排水标准由原1年一遇提升至5年一遇;②区域内涝防治——应对超标降雨的能力显著提升,100年一遇降雨不发生区域性城市交通和运行瘫痪,路中积水深度不超过15cm;③面源污染控制——基本消除工程沿线初期雨水污染,实现22.5mm以下降雨雨水泵站不放江,削减COD、氨氮等污染物放江量,为苏州河水质逐步改善提供支撑。

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苏州河深隧系统布局示意图

鉴于该工程是上海市第一次系统性进行深层地下空间的开发利用,因此选取了苗圃~云岭西段的“两井一区间”作为试验段先行实施。

上海城投水务(集团)有限公司为苏州河深隧工程试验段的建设单位。该项目分为两个标段实施,其中隧道股份上海隧道工程有限公司承建SS1.1标工程,主要内容包括:挖深56.3m的圆竖井基坑、最大挖深31.3m的综合设施基坑,及长1.617km、内径10m的大埋深盾构隧道;上海建工基础工程集团有限公司承建SS1.2标工程,主要建设内容包括:挖深57.84m的圆竖井基坑、最大挖深33.8m的综合设施基坑等。

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工程地质剖面图

深基坑均采用超深地下连续墙作为围护结构。百米级铣槽法地下连续墙结构为国内首次大范围实施,共160幅(SS1.1标,深103m,76幅;SS1.2标,深105m,84幅)。该超深竖井地下连续墙贯穿上海市第二层承压含水层、直达第三层承压含水层,这在上海尚属首次,施工中面临以下3大难点:

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成槽垂直度控制

1超深地墙成槽过程中需穿越以往从未曾涉及的复杂土层,且单幅作业周期长,对泥浆护壁提出了更高的要求;

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2成槽垂直度提升到了1/1000的标准,对成槽施工提出了更加精细化的要求;

3圆竖井地墙二期槽施工时两侧一期槽混凝土内外边侧铣切量不同,致使铣斗受力不均,成槽时易偏斜。

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圆竖井一期槽钢筋笼的吊装数值模拟及异形钢筋笼加工平台

面对如此高风险的项目,城投水务集团苏州河深隧项目部组织项目各参建单位迎难而上,根据项目特点,因地制宜,制定了详细缜密的试验方案。在试验幅施工中,针对双轮铣槽机成槽及铣接头工艺、超深地下连续墙垂直度控制、超长钢筋笼拼接及吊装工艺、分层可调泥浆工艺、混凝土浇筑的控制等关键技术进行研究,同时,为了指导后续施工,对成槽垂直度、泥浆指标及槽壁稳定性、铣槽精度及速率、钢筋笼拼接及吊装工效、混凝土方量及充盈系数等进行了详细的记录和分析,形成了一套详实有效的超深地下连续墙质量控制指标和方案,并编制完成了《超深地下连续墙技术规程(试行)》,作为项目实施过程中超深地下连续墙施工的技术标准。

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 《超深地下连续墙技术规程(试行)》

为保证超深地下连续墙的施工质量,在该项目的现场管理中全面落实精细化管理,在超深地下连续墙施工之初,项管部会同监理、施工等参建单位经多次研讨,确定以“三令七要素”的形式严格把控超深地下连续墙施工质量。

以“三令”把控三大环节:分别以“成槽令”、“吊装令”和“浇灌令”严格把控超深地下连续墙施工过程中的地连墙成槽、钢筋笼制作和吊装、混凝土浇筑三大环节。确保各个环节都在安全质量可控的前提下井然有序的进行。

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三令:“成槽令”、“吊装令”、“浇灌令”

严格控制“七要素”,把好质量关:严格做好超深地下连续墙施工过程中的“泥浆质量”、“成槽垂直度”、“钢筋等原材质量”、“钢筋笼制作”、“钢筋笼吊装”、“混凝土质量”和“混凝土浇筑”关键七要素的管控,打造超深地下连续墙施工质量的精品。

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泥浆循环系统示意图

继2019年6月30日SS1.2标基础公司完成84幅105m的超深地下连续墙施工以后,隧道公司于2019年12月27日,也顺利完成了76幅103m的超深地下连续墙的施工,成槽垂直度均达到了1/1000的要求,充盈系数受控,经地墙接缝及墙身超声波检测、地下连续墙取芯判定,所实施地墙质量良好。

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105m地下连续墙全断面芯样图(取芯)

百米级超深地下连续墙的顺利实施,标志着软土地层超深铣槽法地墙更深一层,为软土地层深层地下空间的开发提供了新的手段。

随着超深地下连续墙的成功实施,苏州河深隧工程试验段的施工正式步入下一个阶段——竖井超深基坑的开挖,城投水务集团苏州河深隧项目部组织各参建单位通过多次方案讨论和专家论证会,针对土方开挖、混凝土配合比和混凝土的浇筑、逆作内衬的模板体系、垂直运输等多个技术难点,编制完成了相应的施工方案和应急预案。

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云岭西超深竖井基坑开始开挖

至此,苏州河深隧工程试验段的施工步入了新的里程碑。