地铁车站过河段围堰的设计与施工

单 旻

（上海建工七建集团有限公司，上海市 200050）

0 前言

随着城市建设的发展，工程建设越来越受到周边环境条件复杂因素的制约，在上海，市内的河道也成为限制工程实施的制约因素之一。轨道交通10号线的一座车站，在建设过程中需要穿越一条河道，无类似的工程可以类比，因此必须制定针对河道施工的一套特别有效措施，它亦是保证车站的顺利实施成为整个工程成败的关键。

1 工程概况

上海轨道交通10号线江湾体育场站工程，车站总长489.401 m，标准段总宽为18.6 m。车站开挖深度为16.5 m，采用800 mm厚的地下连续墙作为围护结构，第一道为混凝土支撑，下四道均为609钢管支撑，桩基础为800 mm直径的钻孔桩，以抗拔桩为多。在河道部位车站顶板与河道河床、公路桥梁桥台结合为一体，构筑成一个梯形的河床断面，顶板标高即为界泓浜河床底标高（+0.200 m），顶板厚度600 mm，采用钢纤维混凝土，钢纤维掺量0.4%；车站顶板上施工膨润土防水毯，再附200 mm厚钢纤维混凝土罩面，钢纤维掺量0.7%，最后敷设聚脲防水涂料。车站界泓浜段结构剖面见图1。

图1 车站界泓浜段结构剖面图（单位：mm）

2 总体流程

在河道中设置围堰主要要面对以下几个方面的问题：一是围堰以后作为车站施工的主要挡水结构，必须确保不会发生渗漏；二是围堰必须承载地下连续墙成槽机施工时造成的超载，对围堰的刚度有较高的要求；三是需要满足水务部门对河道畅通提出的要求，即在汛期保证河道一半以上截面通水，非汛期保证河道不断流。

通过对围堰的各个不利工况均作事先的分析评估，最终确定了围堰的施工流程为：

（1）汛期保证一半河道通水，东块先打设南面1/2围堰，并进行后续抽水、清淤、拉锚、土体加固、清桩、地墙施工，及排设通水涵管。通水涵管直径1 500 mm，底标高+0.80 m，顶标高+2.30 m。期间留北面1/2河道通水，等待非汛期的到来。

（2）非汛期时，围堰向北延伸将河道封堵（相应部位拆桥），仅留涵管通水，并施工地墙结束。

（3）按正常的基坑施工流程，挖土施工、架设支撑、底板施工、中板施工、顶板施工、架设桥梁。

3 围堰方案

3.1 围堰的形式及范围

为确保围堰止水质量及围堰内施工安全，打设双排钢板桩（内外侧皆为拉森Ⅳ号钢板桩L＝15 m，中间回填密实土，上口用Ф28螺杆钢筋拉结）。内外围檩均采用双拼700×300H型钢。钢板桩采用小齿口打设。在汛期先封闭2/3河道施工，留1/3河道通水；非汛期期间则在原有围堰的基础上延伸南北向的围堰，拦截河道，依靠直径1 500 mm的通水涵管通水。钢板桩围堰状态见图2、图3。

考虑到日后东西侧围堰之间的拉锚，双排钢板桩之间的拉结采用特制的铁件以满足围檩之间预留的拉锚间隙，见图4。

图2 钢板桩围堰半围堰状态（单位：mm）

图3 钢板桩围堰全围堰状态（单位：mm）

图4 双排钢板桩之间的拉结节点详图（单位：mm）

3.2 围堰内的回填土施工

在钢板桩围堰完成后，采用二台强力抽水泵将围堰内水抽净露出河床淤泥，淤泥清除采用挖机，以人工配合，清淤以见到老土为标准，根据地质报告，淤泥层厚度约2 m。土体处理时围堰内留设集水井两个，施工期间专人监护排水；然后回填黄色粉质粘土，每30 cm为一皮，采用蛙式打夯机夯实，保证强度达到每平方米10 t。回填土距钢板桩围堰顶标高50 cm即回填10 cm道渣，上铺C20素混凝土20 cm厚；进入围堰内人员的施工通道采取挖机修坡放出台阶，处理按施工便道做法。

整个界泓浜段施工期间有大量机械使用情况，为了避免地面超载过大确保围堰安全，将对所有机械的使用情况做出分析，摸清机械的具体重量，尺寸等参数，并对其停机位置等进行规划，以使地面超载控制在安全状态。

3.3 围堰内拉锚的布置

由于围堰内需要停放大型的施工机械，对围堰产生了巨大的超载，一方面通过提高回土质量来满足使用要求，另一方面为了限制围堰的变形确保机械使用的安全以及地墙成槽质量，拟对东西侧围堰布置拉锚；围堰拉锚施工分为半围堰状态下及全部围堰的情况下进行，布置形式考虑为一幅地墙范围内2道，间距3 m左右,材料为250×250H型钢；考虑采用可灵活拆卸的方式，在施工地墙前拆除相应位置的拉锚，完成后立即恢复。型钢拉锚与围堰的连接处，在型钢拉锚的上下两面都焊接2块10 mm厚的钢板，作为反力牛腿。界泓浜钢板桩围堰拉锚布置及细部见图5、图6。

图5 界泓浜钢板桩围堰拉锚平面布置图（单位：mm）

图6 界泓浜钢板桩围堰拉锚详图（单位：mm）

3.4 通水涵管的安装

（1）涵管必须在围堰封闭前安装到位，保证界泓浜过水不受施工影响；

（2）涵管采用18 mm钢板卷成圆管形式，长度为38 m，分三段吊装，各段之间以法兰盘螺栓连接，并设置橡胶密封圈，保证涵管不漏水，安全可靠，见图 7、图 8。

图7 通水涵管与地墙及钢板桩围堰纵剖面示意图（单位：mm）

图8 通水涵管分节及穿越钢板桩节示意图（单位：mm）

（3）涵管支座采用两根格构柱挑扁担的形式，扁担采用300×300H型钢，上搁置的通水涵管，使用两块钢板限位，见图9。

图9 涵管支架示意图

（4）涵管由履带吊机在较近的一处河岸上吊至需要位置后拼装。

（5）涵管穿越地墙为预先在成槽时在地墙上预留钢套环孔，涵管穿越后以石棉麻丝打实；双排钢板桩部位，采用割低钢板桩后进行水下焊接作业设置封头钢板将涵管和两侧的钢板桩密封；随后再在双排钢板装之间重新回土注浆，确保回土密实不漏水，见图10、图11。

图10 地墙涵管部位留洞示意图（单位：mm）

图11 通水涵口防冲刷示意图（单位：mm）

4 实施效果

设计围堰经过汛期的半围堰工况及非汛期的拦河围堰工况，整个使用时间将近1 a，在此段时间内，围堰内进行了钻孔灌注桩、高压旋喷桩、双轴机搅拌桩、地下连续墙等多种基础施工，承受了各类大型机械造成的超载；围堰内的车站基坑亦开挖至-12.5 m标高，距围堰上口距离约为17 m，最终围堰及通水涵管无严重的渗漏水现象，确保了基坑开挖的安全高效，保障了车站顺利建设。事实证明在类似河道内使用本工程的围堰形式是安全有效的，对类似工程具有一定的参考价值。