图2新建滤网井施工现状

图3 新建滤网井围护结构破坏位置剖面图

       1.4  施工方案比选
       1）深层真空井点降水：
井点布置：基坑北侧布置3口真空深井，管井深度为21米；在基坑内布置3口真空深井，井管深度18米；基坑外南侧布置3口真空深井，管井深度为21米；均采用真空泵抽水。由于龙腾大道已通车使用，DN3000钢管两侧无法布置降水井。
       方案优缺点：通过降水井上架设真空排水能很好的降低基坑外侧地下水位，保证基坑在开挖过程中断桩位置的渗水问题；同时施工周期相对较短。但由于基坑外侧降水井的作用基坑周边土体沉降大，支护变形量大；对周边道路、管线影响较大；无法解决钢管外侧于黄浦江贯通的流水及断桩位置承载力薄弱问题。

图4 新建滤网井井位布置图

        2）注浆工艺
        注浆管布置：由于龙腾大道管理中心不予许现有道路大面积开挖，在不影响道路正常通行的情况下施工周期少于一周；故在龙腾大道上进行高压旋喷、双液注浆或MJS工艺施工不满足前提要求。若选择注浆工艺施工必须从基坑内部入手，在DN3000管上方基坑开挖至第一道圈梁时布置第一次注浆孔，孔距0.5m，单排11根，排距基坑范围内呈上下扇形布置（约12排），斜向打入深度至灌注桩外3m，第一次注浆范围为管道上方及两侧。在基坑开挖至管道顶部后布置第二次注浆孔，孔距0.5m，单排11根，排距1m范围内（3排），斜向打入深度至灌注桩外3m，第二次注浆范围为管底。
        方案优缺点：通过对DN3000管周围土体加固能很好的解决止水问题及提高注浆位置土体的承载力。但在注浆管打设施工过程中不好控制，在DN3000管未暴露前无法精确的控制注浆管打入位置，同时注浆范围不可控，地下各种管线（电力、电信、排水管道等）会灌满水泥浆，并可能造成路面上台风险；另外在钢管底土体注浆加固难以到位，安全风险不可控。
        3）冰冻法工艺
        在龙腾大道DN3000管位置布置双排冰冻过，同时为巩固钢管底部冰冻效果加设两排斜向管插入钢管底部土体周围。利用人工制冷技术通过浓盐水作为媒介持续进行循环,使地层中的水结冰,把天然土体变成冻土,增加其强度和稳定性,隔绝地下水与地下工程的联系,以便在冻结壁的保护下进行地下工程掘砌施工。
        方案优缺点：通过对土体进行冰冻处理增加土体的强度和止水能力，能很好的满足工程需要；同时由于布管时间断据路创面小；在施工过程中不产生废水废浆，能满足政府单位对不影响交通及文明施工要求。但由于工艺因素限制，形成满足工程所需厚度的冻结壁最少需要35天，延长了施工周期。
        4）方案选择
        通过对三个方案的比选，本着避重就轻原则，同时考虑到后期基坑开挖的安全性，降低施工风险和降低社会影响，最终采用冰冻法施工工艺作为本次新建滤网井围护结构的补强及止水措施。
        2冰冻方案实施
        2.1  冰冻管位布置
        由于龙腾大道为浦江景观大道，冰冻法施工前已通车运营，相关政府部门考虑到其代表上海市的形象工程，掘路范围要求控制在7X1.5m，施工时间控制在一周以内，后进行路面恢复。考虑到上述相关要求，项目部进行了方案优化；方案分两段进行冻结，分别为A、B区，A区冻结管施工时端头及进、回路管整体降低至路面以下50公分，做好保护回填砂后进行路面修复开放交通。
A区：在供水管DN3000上方基坑围护墙外电力排管和电信井1.15m之间布设两排垂直冻结孔共19根（冰冻管孔位为C1~C19），孔距700mm，排距778mm，主要针对管道上方及两侧管道与灌注桩间缝隙进行封水和加固。此处先行冻结，待交圈后进行基坑开挖，基坑开深度至管道顶部位置，后进行B区冻结管布置。
B区：在基坑开挖至管道顶部地面硬化后距离灌注桩80mm布设3排冻结孔共27根（冰冻管孔位为A1~A17,B1~B10），排距480mm，孔间距600~1000m，主要针对管道下部及迎面封水。由于管道一端通往黄浦江内，另一端采用钢板密封，管道内存在满水情况，因受黄浦江涨落潮影响，管道内水稍有扰动；为更好的达到冻结效果，打钻完成后即时注浆，以保证管道界面与土体的交结。

2.2  冻结及土方开挖
为避免冰冻过程中产生过大的冻胀效果，照成地面隆起及管线位移，故在进出盐水软管及外包隔温材料上做相应处理保证DN3000原水管中心上下6m范围内进行局部冻结从而降低冻土的整体冻胀量。
     A区冻结壁形成后调整盐水流量及流速进行维护冻结，确保冻结壁满足封堵要求的前提下避免冻结壁再次扩大造成土体进一步膨胀，并开始基坑开挖至第二道钢支撑位置（DN3000原水管顶1m位置），安装第二道钢支撑并利用第二道双拼H型钢围檩链接固定好5根破坏的钻孔灌注桩，使其与周边围护灌注桩形成整体（后续挖土后破坏的5根灌注桩成悬空状，确保其与周边围护及支撑系统同时受力）。第二道钢支撑施工完成后进行B区冰冻管布置和冻结工作，待B区冻结壁满足开挖要求后进行下一层土方开挖工作。

   
         2.3 原水管位的处理
        在开挖过程及时对管道露出的缝隙进行封堵，原水管位置冰冻土体土方共划分为四小层开挖，对洞口随挖随堵，在开挖过程根据实际情况对层厚进行调整。沿管道四周紧贴灌注桩设置1厘米厚60厘米宽钢片环（原水管与灌注桩间封堵钢片宽度根据实际情况进行调整），钢片环一端焊接在原水管壁上，一端焊接与灌注桩内主筋上；钢片环根据此处土方开挖及堵漏分次实施，钢片环间有条件的大空隙采用快凝砼进行封堵，有渗水的缝隙布设针孔注入聚氨酯进行封堵。在钢片环上布置10个融沉注浆孔，孔位为Z1~Z10。（根据施工经验和土工试验，冻土融化后其标高可能略低于原始地层的标高；融化后的土体处于流塑状态，对整体的土层强度和止水效果不力。）
为确保原水管底口及冰冻薄弱环节在开挖过程中出现渗漏情况，在完成一层土方开挖后借用布设的融沉注浆管进行双液注浆（浆液进行事先配比保证出浆管后形成膏状体，缩短凝结时间），根据现场实际情况适当控制压浆压力使浆液能够通过土层空隙流至薄弱处凝固。上层注浆完成后进行下一层的土方开挖工序，以此类推逐步进行收口工作。

图9 融沉注浆孔位置分布图
        2.4融沉注浆
        待内衬结构完成强度达到设计要求后进行冰冻设备停转及拆除工作，为减少冻土融融过程中的融沉量，通过监测和测温等措施采取第二次压浆充填，固化土体的同时少数沉降量，把融沉造成的危害降低到最低限度。后期可在结构预留注浆孔内进行适当的跟踪注浆，进一步减小融沉对周围环境的影响。注浆范围涉及整个冻结区域；注浆要缓慢均匀，采用双液注浆工艺，注浆前进行配比试验调整好浆体各项控制指标。A区冰冻管不做回收，在冷冻机停转后及时拆除进、回路软管接头，并通过进、回路软管进行冻结管内清洗，清洗完毕后通过压浆设备进行浆液的填充。

        3总结与感想
        ①通过冰冻及侧向注浆工艺的配合作业，开挖后整体止水及加固效果良好，除了原水管顶部及底部两处点位有少量渗水外，其余部位未出现渗水情况。在冰冻法土体加固作用下临近基坑的龙腾大道在基坑开挖过程中未出现沉降，此处钢支撑轴力值也较为稳定。期间通过对渗水点进行导管引流并采用双快水泥及时封堵，渗漏点通过聚氨酯发泡剂封堵，将基坑外侧水土流失量降到最低保证了基坑的安全。
        ②由于基坑外侧的龙腾大道路面不适应大规模开挖施工致使加固原水管底部区域的斜向冰冻管只能布置在基坑内部，影响总工期35天（2天布管+28天B区冻结+凿冻土5天），对基坑的时空效应产生较为不利的影响，致使后期基坑整体变形量出现报警的情况。争对至此事件项目部如果能在前期排DN3000原水管前能考虑好后续施工方案，在封堵口位置加强封堵墙施工质量管理工作，并预先留设注浆管或冰冻管（特别是下口位置）；在原水管覆土前进行细致实测实量工作，精确好需止水加固位置管位平面及标高方便后期冰冻管布设精度控制，将大大减少施工工期和后期施工风险。
        ③冰冻法施工主要要解决冻结过程中土体冻胀对基坑的稳定、周边建筑物及各大管线的影响；虽然在冰冻法施工前充分考虑了工艺产生的土体冻胀对基坑及周边的影响，在施工过程中方案采用局部冻结，并在维护冻结期间减少盐水流量及适当提高盐水温度来控制冻土的进一步扩散；但过程中龙腾大道还是出现了一定的地面隆起现场，抬升最大的XX03点位根据测量数据抬高43mm，点位位于A冻结区中心位置。产生的主要原因为以下三点：首先为确保结构施工过程中的安全，在洞门封堵完成后仍继续进行A区维护冻结直至结构完成强度达到设计要求后停止，冰冻时间过长（共157天）；其次主要施工时间为6至9月份的台风季节雨水较多，地下水位偏高，龙腾大道开挖面修复时未考虑到路面防水，致使雨水直接通过新老路面接缝渗入冰冻区域。
参考文献
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