董大志
苏州第一建筑集团有限公司，江苏 苏州 215002
摘要：近年来，为了给城市居民一个更好的工作生活环境，地下管廊的建设在全国各大中城市中逐步展开，作为全国城市管廊建设的试点城市，苏州市已经启动了城北路、太湖新城启动区等多个区域的管廊建设，其中城北路管廊全长2.974公里。苏州地处典型的江南河汊水网地区，在管廊建设中不可避免的出现与大小河道平行或交叉的情况。其中城北路管廊全程就穿过了西塘河、友谊河和大寨河等3条河道（各河道水面标高为1.20-1.37m，水深约为1.20-2.90m，宽约15-48m），这就给穿河区域管廊施工带来了很大的难度和挑战，最主要的问题就是在相关区域施工时防渗漏，本文以城北路管廊穿西塘河节点为对象进行了探讨研究。
关键词：管廊；河道；翻交施工；水力联系
1 工程概况
苏州城北路管廊全长2.974公里，截面尺寸为9700mm*4800mm，为地下现浇钢筋混凝土矩形管状结构，基坑开挖深度约为4.95m-15.75m。该管廊全程穿越西塘河（河宽约48米）、友谊河（河宽约20米）、西石曲浜河（河宽约15米），河道水面标高为1.20-1.37m，水深约为1.20-2.90m。其中西塘河是苏州市骨干河道之一，两岸为防汛通道，主要起引水、防洪等功能。如图1所示。
.png)
图1 城北路管廊沿线地形图
城北路管廊工程在基坑围护及整体施工方案论证报批时，苏州市水利局要求：为保证古城区河道水质，西塘河不能完全断流，可实施局部围堰但应保证过水宽度不小于30米，深度不小于3米。据此，建设各方确定了管廊穿越河道区域分东西两段施工的原则，采用两次围堰翻交方法施工，详见图2、图3。
基坑整体围护方案在不穿越河道的区域采用了SMW工法桩和1道钢筋混凝土支撑、1道钢支撑（局部区域2道）的支护形式，工法桩Φ850@1200（内插H700×300×13×24），有效桩长19.0米，桩身穿过3.9米厚的⑦号粉质粘土层，进入⑧号粘土层约5米，详见图4；在穿越河道的区域则采用了钻孔灌注桩和1道钢筋混凝土支撑、2道钢支撑的支护形式，灌注桩Φ900@1100，有效桩长26.20米，止水帷幕采用三轴水泥土搅拌桩Φ850@1200，有效桩长18.6米，搅拌桩桩身穿过4.9米厚的⑦号粉质粘土层，进入⑧号粘土层内，详见图5。
.png)
.png)
2 薄弱环节分析
2.1 地下水水力联系
城北路管廊沿线河道是场区内地下水径向补给的主要来源，从沿线基坑所处场地情况来看，①号填土～⑥号粉砂层都是潜水的赋水层，地表雨水及河水通过上述土层的颗粒之间孔隙、植物根茎腐烂后孔洞、浅表生物巢穴等进入，除粘性土层中极少的一部分成为土层固结的结合水，其他绝大部分成为自由水，随着补给进出口及整体水位变化而流动。而全场分布的⑦号粉质粘土、⑧号粘土因沉积年代久远、厚度大、固结度高而成为不透水层，隔绝了场地深层地下水与浅层地下水的联系，在自然状态下，雨水、河水与场地内浅层地下水是呈整体平衡的，施工期间对基坑产生较大影响的是浅层地下水。此时的潜水水力联系如图6所示。平行于河道方向的水力联系是完全相同的。
.png)
图6 自然状态下河道附近场地浅层地下水水力联系
城北路管廊沿线基坑止水帷幕均穿透了整个⑦号粉质粘土层，理想状态下，有效切断了基坑内外的侧向水力联系，但由于工程施工的时间跨度较长，即便全线能同步作业，施工一旦展开，就打破了理想状态，坑内外的水力联系必定重新恢复，只是规模和路径要远小于自然状态。对施工工况稍加研究，不难发现沿线基坑的止水帷幕施工过程中受土方开挖、拆支撑、拔型钢等作业的影响是不可避免的，体现在两个方面，一是支护体系内力重分布造成支护结构变形量发生改变引起止水帷幕局部破坏，随着坑内土方开挖体系受荷变形，多道支撑时，随着支撑增加还改变体系的变形形态，支撑拆除则改变了约束的布置导致内力重分布，这种影响是固有的；二是施工作业本身的震动、扰动，如拆混凝土支撑、长期坑边堆载及搬运、长期车辆行驶等产生的震动挤压，拔SMW工法桩型钢时的扰动也会造成止水帷幕的局部破坏，这种影响是次生的。
城北路管廊在西塘河节点区域及两侧是位于河床底部的，为保证不断流而采取翻交施工，势必在先施工的一侧拆除支撑并回填后形成较多的坑内外水力联系路径。此外，管廊廊体底部以下仍处于⑥号粉砂层，沿廊体纵向的水力通道是贯通的。管廊西塘河节点按一般做法回填后基坑内外潜水水力联系见图7。从图中，可以清晰的看到若按常规回填后坑内外地下水的水力联系通道，一是廊体顶面以上回填土层，因位于河床下，直接接受河水补给；二是止水帷幕施工期间破坏区域；三是原止水帷幕与支护桩间的空隙；四是支护桩桩间土孔隙；五是廊体底面以下的⑥号粉砂层。
.png)
图7 城北路管廊西塘河节点常规回填后坑内外水力联系
2.2 薄弱环节
通过对城北路管廊西塘河节点浅层地下水水力联系剖析，在不能断流而采取翻交法施工的情况下，基坑防渗漏的薄弱环节就是能够重新建立坑内外水力联系的部位、区域。
从图7可以看到，穿河节点区域廊体顶部回填后的水力联系是必须要切断的。施工中我们也采取了从先施工廊体翻交分界处向河岸内延伸30米的范围采取素混凝土回填封盖后再采取土方回填的方式。虽然避免了河水满流量的补给到基坑内，但是封盖与拆除支撑后的止水帷幕顶面、支护桩顶面及整个基坑内侧立面均是无止水措施的冷缝，河水和延伸封盖以外常规回填内得到正常补给的浅层地下水仍然能够通过这些冷缝进入坑内，如图8，是薄弱环节之一。
.png)
图8 城北路管廊西塘河翻交段廊体封盖后坑内外水力联系
采取翻交法施工，随着先施工侧止水帷幕受到破坏、坑内地下水在土方回填补给后，两侧基坑的水力联系通过⑥号粉砂层沿廊体纵向贯通，因此翻交分界处的先施工侧坑底也是薄弱环节之一，而且是先施工侧基坑地下水进入后施工侧基坑的“入口”。
先施工侧基坑止水帷幕被破坏产生的裂缝和止水帷幕与围护桩之间的空隙是坑外水进入坑内的通道，也是薄弱环节，前文已经提到长期的堆载搬移活动、车辆行驶震动挤压、拔除SMW工法桩型钢作业扰动都是造成止水帷幕破坏的原因。SMW工法桩拔除型钢后，桩孔随着四周土压力的作用逐步被压缩，同样导致水泥土桩身破坏开裂。
两次翻交的河道内围堰填充物是粘性土，受施工实际条件限制，无法分层回填夯实，不具备隔水功能，是薄弱环节之一。
3 主要措施
本文所述措施仅针对薄弱环节，基坑围护正常的降排水措施不在讨论之列。
3.1 翻交交界处封底
城北路管廊穿越西塘河翻交法施工基坑防渗漏最重要的是“关门”，即对翻交交界处先施工侧坑底⑥号粉砂层进行封底固化处理。最有效的做法是在施工止水帷幕期间，对交界线部位打10排Φ850@1200三轴水泥土搅拌桩，桩顶位于管廊底板底，桩身进入至⑧号粘土层，有效桩长6.5米。如图9，应尽量避免采用高压旋喷桩、单一压密注浆等固化方法，工程实践表明，高压旋喷桩和压密注浆在粘粒含量高的土层中效果好，但在湿及以上的砂层、粉砂层中效果并不理想，这是由砂土扰动后的特性决定的。
.png)
图9 管廊翻交交界处坑底止水固化 图10 河道围堰大样图
3.2 围堰防排水
围堰钢管桩内侧布置竹帘加土工布，用铁丝固定于钢管桩内侧，加有防水的脚手片底部直到河床表面，而后在围堰中间填筑粘土，形成封闭的隔水围堰。如图10所示。
围堰虽回填粘土并采取一定的隔水措施，但雨天影响、河水渗流的影响是无法杜绝的，必须布置排水措施，采用Φ273钢质疏干井，井底位于已施工廊体封盖顶面，沿围堰中心线每2米设置一口，用潜水泵将井内积水抽排至河道内（因围堰内的水来自于河水和雨水，不会污染河水水质），保持循环状态，能有效避免河水经围堰进入后施工基坑内。
3.3 SMW工法桩孔灌填
为防止SMW工法桩型钢拔除后因土压力作用内孔塌陷三轴搅拌桩破坏，应在拔除型钢后即灌填C20细石砼，灌填作业应与型钢拔除作业配合跟进，“空置”时间最长控制在4小时以内。灌填区域长度L从封盖末端开始，坑外自然潜水位与坑底之间的高差H，按水力坡度i=1/4计算， L=4H，且不小于20米。
3.4 基坑内外降压预备措施
为了紧急应对后施工基坑发生突涌情况，管廊河道节点范围先施工基坑内和后施工基坑外必须预备降压措施。先施工基坑的降压措施主要是原有的疏干管井，廊体结构施工期间应做好保护工作，根据进度需要进行封井作业时应从远至近进行，但河道附近的3口井必须保留。后施工基坑两侧河岸附近梅花形布置5口降压井，分布距离20米左右，深度与坑内疏干井相同，正常情况下作为坑外水位观察井使用，紧急情况时启动降压。
3.5 预防性注浆
预防性注浆的目的有两个，一是对止水帷幕与支护桩之间的空隙进行密实固化，尽可能减少水力通道，二是考虑到不确定因素很多，在只漏水和水土共同流失之间应该避免水土共同流失。
为实现第一个目的，应在河道附近20米范围内对基坑两侧幕桩空隙采用0.6~0.8水灰比的水泥浆进行注浆固化，可以考虑掺入适量的水玻璃或膨润土效果更好。注浆深度应进入⑦号粉质粘土层，注浆压力0.3～0.5Mpa，注浆点间距1米。此部分注浆应在先施工基坑回填完成围堰拆除前完成。
而第二目的，针对性也很明显，就是先施工基坑留下的“门口”部位，尽管采取封底固化、封盖、桩孔灌填等措施能有效控制基坑内外地下水水力联系，但是固化封底与支护桩之间界面仍然是水力通道，依然存在渗漏的可能。为确保后施工基坑的安全，应对后施工基坑的“门口”区域进行预防性注浆固化，水灰比、注浆深度、注浆压力与幕桩空隙注浆相同，注浆范围从分界处向后施工坑内扩展2~3米，注浆点间距600mm，梅花形分布。这样就能实现即使门口部位渗漏，也只漏水或少量泥沙流失，可以采取降排结合的方式控制水势。此部分注浆应在后施工基坑第二道支撑施工完成即进行。
4 结语
城北路管廊在西塘河节点采用翻交法施工，确实对施工造成了很大的困难，事前、事中的各项分析、准备工作比较及时且针对性强，使施工工况始终处于受控状态，通过对各个薄弱环节采取恰当措施，有力的保障了安全、保质完成施工任务，为此类情况下开展地下工程施工积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1]胡德帅 林涛 姚海 ，城市地下综合管廊绿色施工技术研究与应用[J].中国标准化,2018年22期
[2]刘利文,市政工程中的综合管廊技术研究[J].智能建筑与智慧城市,2018年10期
[3]李立 胡得秀 熊江龙 张艳 张晓晗,对综合管廊施工环境与人员安全问题的讨论[A].2017中国环境科学学会科学与技术年会论文集（第四卷）[C].2017年
[4]李娅,沿海地区大型综合管廊施工技术研究及应用[D].安徽理工大学,2018年