钢板桩+大直径导流管在管廊下穿河道施工中的应用技术研究--中国期刊网

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钢板桩+大直径导流管在管廊下穿河道施工中的应用技术研究

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：刘锋

[导读] 摘要：针对综合管廊在施工过程中穿越地下地上障碍物，特别是老城区综合管廊建设过程中下穿既有河道施工技术问题，建立管廊施工与河道通行BIM参数化模型，采用由钢板桩、钢围檩、钢支撑、钢管型钢立柱、导流管底托、导流管、封堵钢板、不透水回填材料组成的双排钢板桩基坑支护+管道导流支护体系，同时利用导流管双层防水防线在保证基坑无水作业环境的条件下使河道具备正常通水能力，解决了老城区综合管廊下穿河道施工技术难题，

        济宁市政府投资工程建设管理中心山东济宁 272000
        摘要：针对综合管廊在施工过程中穿越地下地上障碍物，特别是老城区综合管廊建设过程中下穿既有河道施工技术问题，建立管廊施工与河道通行BIM参数化模型，采用由钢板桩、钢围檩、钢支撑、钢管型钢立柱、导流管底托、导流管、封堵钢板、不透水回填材料组成的双排钢板桩基坑支护+管道导流支护体系，同时利用导流管双层防水防线在保证基坑无水作业环境的条件下使河道具备正常通水能力，解决了老城区综合管廊下穿河道施工技术难题，缩短了工期、节约了建设成本、降低了负面社会影响，并对类似工程施工具有重要的工程借鉴意义。
        关键词：老城区综合管廊；钢板桩；导流管；BIM技术
        引言
        我国综合管廊建设伴随着旧城改造，在建设过程中往往需要穿越城区密集管线、建筑物等场地范围内障碍物，特别是处在地质及水系条件多重复杂的环境下，综合管廊建设在工期、成本、社会影响等诸多方面均对工程建设造成一定的影响。罗松涛、赵兵从设计角度针对管廊穿越河道方案、抗浮设计及支护措施进行研究；施旭升，陈龙采用双排钢板桩对河道进行全幅阻断，进行管廊围护结构及主体施工；龚颖、孔德凡进行了矩形顶管下穿河道施工技术研究。综上所述，在对管廊穿河施工技术研究方面多采用河道封闭、断流或暗挖方法，施工周期较长、成本较高、风险较大，以及影响河道正常通行等社会影响较为显著，研究综合管廊施工过程中的穿河关键技术已显得迫在眉睫。
        1 工程概况
        任城路-王母阁路综合管廊工程在K0+725位置下穿既有河道，桥梁为单跨板梁桥，桥梁全长13m，跨径组合为1×5m，桥梁全宽72.5m，上部为单跨钢筋混凝土盖板，下部结构为砌石墙式墩台。综合管廊断面尺寸为7.5m×4.2m，管廊顶部距离河床2.1m，河道现状如图1所示。

        图1 河道现状
        2 工程地质及场地环境
        据岩土勘察报告，场区地下水位埋深4.3m，基坑开挖范围内土层主要由粉质黏土、中砂、黏土等组成，按照其揭露先后顺序及其成因，自上而下分为7个主层，具体如表1所示。管廊施工范围内存在天然气、自来水、截污管道等多道管线影响过越河段管廊施工，存在严重安全隐患，需采取管线保护措施或者进行迁移。

        4 钢板桩+大直径导流管穿河施工关键技术研究
        4.1 施工准备
        施工前需完成越河处天然气管道、给水管道、北侧砖砌暗渠、南侧截污管的改迁。迁改完成后结合现场施工条件，计划利用既有桥梁作为钢板桩振动锤施工平台进行钢板桩施工。结合BIM技术进行管线迁改，管线迁改路由如图3所示。
        4.2 钢板桩施工
        为合理安排管廊下穿河道施工工序，减小施工对河道通行及河水对管廊基坑的影响，穿河段围护结构采用钢板桩+内支撑方式，采用SP-IV型钢板桩，钢支撑采用直径609mm、壁厚16mm，基坑范围内布置三道，钢围檩采用H400×400×13×21型钢。同时为减少其它区段对本段的影响，在北侧截污管南侧增加端头桩，端头桩南侧先施工；端头桩北侧待北侧截污管改迁后施工，为截污管改迁提供路由。钢板桩搭设按A→G顺序进行，如图4所示。
        4.3 导流管施工
        导流管施工前需协调降低越河水位至1m以下，以保证导流管安装时的无水作业。在降低河道水位的同时施工导流管两端堵头钢板桩，导流管堵头钢板在下放导流管时与导流管整体焊接，导流管安装时间即为临时阻断越河河道的时间，待导流管安装完成后，做好导流管两侧封堵钢板及粘土回填密封，恢复越河正常水位，进行基坑开挖支护施工。
        导流管采用3.8m×2.2m×0.02m钢板在局部钢板桩下沉处进行封堵，其下使用3.8m×0.5m×0.02m钢板作为底座，并在钢板桩两侧各使用3块梯形钢板作为牛腿进行加固。导流管端头处打设一排钢板桩挡土，将导流管端头两排钢板桩之间填筑粘土起到止水效果。

        4.4 降水井施工
        基坑采用坑内管井降水，降水井紧贴围护结构布置，管内径300mm，壁厚50mm，施工前应进行抽水试验。降水井深16.0m，穿河施工段共设置降水井15口，降水井间距10.0～12.0m。
        4.5 钢支撑施工
        在基坑开挖到距离场地整平标高1.4m、4.4m、7.4m位置时，分别设置每一层钢围檩及内支撑，在加设钢支撑位置的围檩底部凸向基坑内侧的钢板上焊接牛腿，两侧及两支撑中间位置的翼缘板接缝处焊接10cm×10cmm、厚1cm钢板，四周满焊牢固。同时在需要加设钢支撑的位置设置挂篮式托盘，尺寸800mm×800mm，钢板厚20mm。
        4.6 实施效果
        本工程采用钢板桩支护+大直径导流管，在保证基坑开挖稳定的前提下保障了河道通水需求。钢板桩在施工结束后可回收再利用，同时采用导流管保证过水通道措施减少管廊施工时对河道产生的巨大影响，相比过河暗挖、顶管可有效节约人、材、机消耗，大大缩短施工工期、有效节约工程成本，对于类似施工条件下（河水流水量小于5m/m3，水面高度小于3m，基坑深度小于15m，河道宽度小于30m的条件）管廊下穿既有河道基坑施工均有工程借鉴意义。
        5 总结
        通过对穿河管廊施工技术进行分析研究，结合工期、技术措施、成本及社会影响等因素，确定钢板桩+大直径导流管穿河施工关键技术，并取得如下研究结论：
        （1）钢板桩通过可调标高配合导流管兼做管道支撑，在保证基坑安全开挖的条件下为导流管稳定通行提供安全储备；
        （2）利用堵头钢板及钢板间不透水材料，通过多道防水措施保证管廊无水作业环境。同时在坑内设置导流管支架，确保导流管在满水状态下正常工作，保证了基坑的稳定安全；
        （3）利用BIM技术进行施工可视化模拟，对现场主要施工参数及节点措施进行细部展示，同时借助BIM技术结合施工方案进行三维技术交底，有力保障了现场施工质量。
        参考文献
        [1]赵刚，薛普恒. 综合管廊下穿某河流方案研究［J］.工程技术，2019,46（5）:106-107.
        [2]孙贵新，黄启贵，王文聪. 综合管廊下穿既有河道明挖支护施工技术［J］.隧道工程，2019：280-281.
        [3]施旭升，陈龙，赵镇华. 复合围堰支护技术在管廊下穿河道施工中的应用［J］.施工技术，2018,47（增）：645-649.
        [4]罗松涛赵兵苏亚兰. 城市综合管廊过河节点设计分析［J］.山西建筑，2016,42（17）:170-172.
        [5]龚颖，孔德凡.大截面矩形顶管下穿河道施工技术[J].施工技术，2018,47（增）：1331-1334.
        [6]赵丹阳. 下穿河流复杂环境下管廊施工技术[J].施工技术，2018（04）：95-98.