新建地下通道下穿既有综合管廊节点施工关键技术_贺红星.pdf

建筑施工第45卷第1期125新建地下通道下穿既有综合管廊节点施工关键技术贺红星 邓运生 蒋少武 邱昌 谭展鸿 龚政 田浩 韩忠钊中建三局集团有限公司 湖北 武汉 430064摘要：武汉市武昌滨江核心区地下空间环路匝道下穿已建成综合管廊，且设计标高与既有管廊结构底板冲突，需拆除2个工程相交范围内的综合管廊，在管廊拆除范围内新建交叉节点，使节点上层满足管廊的使用功能，节点下层满足环路匝道的使用功能。以此为例，从临江基坑支护及降水设计理念、下穿施工工序统筹、结构防水细部节点做法等方面出发，重点介绍新建地下通道下穿既有综合管廊节点关键施工流程和技术，以期为同行提供参考。关键词：地下通道；管廊；下穿；破除；节点中图分类号：TU99 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0125-05 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.033Key Construction Technology of New Underneath Passing Through the Node of Existing Comprehensive Pipe GalleryHE Hongxing DENG Yunsheng JIANG Shaowu QIU Chang TAN Zhanhong GONG Zheng TIAN Hao HAN ZhongzhaoChina Construction Third Engineering Bureau Group Co.,Ltd.,Wuhan 430064,Hubei,ChinaAbstract:The underground space loop ramp I in the core area of the Binjiang River in Wuchang,Wuhan City,passes underneath through the existing comprehensive pipe gallery,and the design elevation conflicts with the existing pipe gallery structural floor.The comprehensive pipe gallery within the intersection scope of the two projects needs to be removed,and new cross nodes need to be built within the scope of the pipe gallery removal,so that the upper layer of the node can meet the use function of the pipe gallery,and the lower layer of the node can meet the use function of the loop ramp.Taking this as an example,starting from the design concept of foundation pit support and dewatering along the river,the overall planning of underpass construction process,and the practice of structural waterproof detail nodes,the key construction process and technology of underpass node passing through the existing comprehensive pipe gallery are mainly introduced in order to provide reference for peers.Keywords:underpass;pipe gallery;underneath passing through;remove;node地下现状情况，地下通道极易与既有地下设施位置存在冲突。武汉市武昌滨江核心区地下空间环路工程包含3.0 km主线及3.0 km匝道，是华中地区当前规模最大的地下车库联络道工程。本文通过该工程地下通道匝道下穿1已建成江南绿道武九线综合管廊（武九管廊）的施工案例，介绍新建地下通道下穿既有综合管廊节点关键施工流程和技术，以期为同行提供参考。1 工程概况滨江核心区地下空间环路位于武汉市武昌滨江商务区，环路主线沿经二路、武车二路、武车中路、纬二路等市政道路下方布置，首尾衔接闭合成环。主线长度约3.0 km，结构整体标高位于地下2层，局部标高抬升上跨既有三阳路公铁越江隧道及轨交8号线，局部标高降低下穿既有武九管廊。环路主线标准断面采用三车道规模（图1），逆时针交通组织。因地下通道匝道下穿已建成的武九管廊（图2），且设计标高与既有管廊结构底板冲突，需拆除2个工程相交范围内的综合管廊，在管廊拆除范围内新建交叉节中国正进入城市地下空间的高速开发时期，为解决城市核心区开发与交通用地矛盾，立体交通被广泛采纳并实践。新一轮大城市地下空间规划和建设中出现了专门用于联系地下车库与市政道路的地下车行环路，并编入行业标准CJJ 2212015城市地下道路工程设计规范，专业术语定为“城市地下车库联络道”，简称地下环路。在城市核心区设置地下环路串联各地块地下停车库，可使小客车由城市路网快速到达目的地，实现动态与静态交通的高效转换，提高停车效率，共享泊位资源，净化地面交通，减少交通拥堵，对提高城市核心区土地价值及环境品质具有重大意义。城市地下通道位于城市核心区，根据我国城市核心区基金项目：中建三局集团有限公司课题（CSCEC3Z-2021-09）。作者简介：贺红星（1981），男，本科，高级工程师。通信地址：湖北省武汉市武珞路456号新时代商务中心43楼（430064）。电子邮箱：收稿日期：2022-08-30市政工程MUNICIPAL ENGINEERING20231Building Construction126图1 地下环路剖视效果图武九管廊交叉节点已建武九管廊匝道1匝道3匝道2匝道4匝道5绿地地块公共绿地武车中路华夏幸福C1华夏幸福纬五路纬六路武车二路B1华夏幸福A1J3J2J1图2 地下通道下穿武九管廊平面点，节点上层满足管廊的使用功能，节点下层满足环路匝道的使用功能（图3）。武九管廊临时封堵墙地下通道武九管廊地下通道（a）地下通道下穿武九管廊横断面（b）地下通道下穿武九管廊纵断面图3 地下通道下穿武九管廊断面武九管廊置于武九线铁路西侧临江大道东侧绿化带下，结合武九线铁路搬迁后进行建设。该段管廊进入长江防洪堤50 m保护线范围，未进入长江防洪堤30 m保护线范围。破除部位管廊标准横断面尺寸13.5 m5.0 m，为单层三跨矩形闭合框架结构，包括热力舱、综合舱、高压舱3个舱室，顶板厚500 mm，底板厚700 mm，侧墙厚500 mm，中隔墙厚300 mm，顶板上覆土埋深2.93.5 m，底板埋深7.98.5 m。本下穿节点基坑开挖深度约18 m，开挖面积约650 m2，采用大直径排桩落底CSM隔水帷幕支护，地下水控制方案为落底帷幕坑内备用井降水。2 工程重难点本节点施工重难点主要为以下4点：1）在保护好原有武九管廊结构及防水的前提下，将相交范围内管廊破除，并不损坏原有管廊结构。2）节点基坑开挖深度约18 m，且进入长江防洪堤50 m保护线范围，做好基坑支护和地下水控制。3）统筹好管廊破除及地下通道基坑支护、开挖、地下通道、原管廊恢复施工的顺序。4）节点基坑开挖深度约18 m，且基坑及结构位于长江防洪堤50 m保护线范围内，同时武九管廊需破除重建，新老结构交界面易存在渗漏隐患，且结构外墙地下水水头高、渗透强，因此做好结构防水处理尤其重要。3 下穿总体施工方案3.1 第1阶段（封堵）在武九管廊破除范围两端既有管廊内部实施钢筋混凝土临时封堵墙，并在管廊顶板上设置临时挡土墙以便为后续阶段直立开挖创造条件。施工临时挡土墙时需挖除既有管廊上方2.53.5 m厚覆土，为控制该浅坑施工对周边环境及交通的影响，沿管廊纵向（南北侧）采用放坡支护，沿管廊横向（东西侧）采用桩排2止水帷幕支护（图4）。保留武九管廊范围凿除武九管廊范围保留武九管廊范围凿除武九管廊范围武九线综合管廊（三舱断面）挡土墙A挡土墙B钻孔灌注桩备用降水井高压旋喷桩原武九管廊基坑支护桩（借用）原武九管廊基坑帷幕（借用）钻孔灌注桩CSM落底式水泥土搅拌墙止水帷幕图4 第1阶段总平面 3.2 第2阶段（破除）在南北侧临时挡土墙及东西侧排桩形成的基坑围护范围内开挖至既有管廊垫层底，随挖随破除管廊混凝土结构，并将破除的废渣、混凝土块、钢筋清运，破除完毕后，基坑覆土回填至场平地面（图5）。冠梁支撑武九线综合管廊（破除范围）保留武九管廊范围凿除武九管廊范围保留武九管廊范围凿除武九管廊范围图5 第2阶段总平面 贺红星、邓运生、蒋少武、邱昌、谭展鸿、龚政、田浩、韩忠钊:新建地下通道下穿既有综合管廊节点施工关键技术建筑施工第45卷第1期127本阶段中，破除部位最大深度为10 m，基坑采用排桩止水帷幕2道支撑辅助降水等措施确保安全。3.3 第3阶段（重建）沿武九管廊横向施工支护桩及落底隔水帷幕、坑内降水井、主体结构工程桩，待节点深基坑支护体系封闭后，自上而下依次开挖土方、架设支撑，挖至坑底后自下而上依次浇筑主体结构拆除支撑，直至覆土恢复路面（图6）。保留武九管廊范围引孔高压旋喷桩武九管廊凿除武九管廊范围保留武九管廊范围凿除武九管廊范围挡土墙A挡土墙BCSM落底式水泥土搅拌墙止水帷幕侵入基坑限界范围内部分需凿除主体结构工程桩高压旋喷桩重力式挡墙图6 第3阶段总平面 本阶段中，最大开挖深度为16.2 m，基坑采用排桩落底帷幕第4、第5道支撑坑内降水等措施确保安全。本节点基坑工程部分支护结构要求在第1阶段施工，以便后续阶段基坑支护使用，且本节点工程必须在长江汛期到来之前完成覆土回填，确保基坑安全。4 施工工艺流程4.1 第1阶段（封堵）1）武九管廊破除范围两端既有管廊内部实施钢筋混凝土临时封堵墙。2）场平地面，施工CSM止水帷幕3、钻孔灌注桩、高压旋喷桩、备用降水井，完成对借用部分支护结构构件的质量复检。3）整浇第1道混凝土支撑体系（桩顶冠梁及混凝土支撑）并养护至设计强度。4）放坡开挖至既有管廊顶板，在顶板上方浇筑临时挡土墙并养护至设计强度。5）外侧基坑回填覆土，恢复路面（图7）。6）注意事项：当放坡开挖至接近武九管廊结构顶板1 m左右时，应由机械取土调整为人工挖土，避免破坏管廊顶板防水构造及主体结构。管廊顶板上方取土卸载时，应密切监测附近15 m范围内管廊底板位移与变形，当发现管廊因负重减小抗浮不够，出现上浮情况时，应立即停止开挖回填土方，并在管廊内部采取压重或降水措施。施工过程中发现任何异常，应立即通知参建各方磋商处理。保留武九管廊范围挡土墙A既有管廊主体结构高压旋喷桩既有管廊坑底结构J-3桩底标高线J-5桩底标高线截水沟凿除武九管廊范围保留武九管廊范围凿除武九管廊范围第1道混凝土支撑回填基坑外侧覆土挡土墙B临时封堵墙原武九管廊800工程桩J-4桩底标高线J-3桩底标高线J-5桩底标高线J-2桩底标高线J-1桩底标高线厚800的CSM落底式水泥土搅拌墙止水帷幕底标高线图7 第1阶段纵断面 4.2 第2阶段（破除）1）开挖BK2045.200BK2079.800范围内的土方至管廊结构顶板。2）破除管廊原支护结构、主体结构顶板和部分侧墙，架设第2道钢支撑体系。3）破除剩余的管廊结构侧墙、底板和垫层，并施工第3阶段泵房落深处重力式挡墙内高压旋喷桩。4）回填至钢支撑底，拆除第2道钢支撑体系。5）继续回填至场平标高（图8）。保留武九管廊范围凿除武九管廊范围挡土墙A挡土墙B高压旋喷桩保留武九管廊范围第1道混凝土支撑第2道钢支撑临时封堵墙原武九管廊工程桩凿除武九管廊范围高压旋喷桩重力式挡墙凿除武九管廊范围图8 第2阶段纵断面 6）注意事项：临时封堵墙外1.5 m范围内的管廊混凝土结构需采取贺红星、邓运生、蒋少武、邱昌、谭展鸿、龚政、田浩、韩忠钊:新建地下通道下穿既有综合管廊节点施工关键技术20231Building Construction128人工凿除方式，凿除过程应小心谨慎，一方面避免破坏已施工临时封堵墙，另一方面应妥善保留该范围内管廊纵向水平筋，以便设置后续新浇结构纵向钢筋的焊接接头。土方开挖及结构破除过程中应密切监测坑内管廊的竖向位移，当发现管廊因负重减小发生向上位移时，应采取降排水措施（如在管廊侧墙上钻孔引排地下水）减小水浮力，确保管廊稳定。特别是破除管廊底板之前，应根据当前的实测承压水头开展必要的施工验算，确保底板下相对不透水层土柱重力大于承压水产生的压力，避免底板破除后突涌。回填料统一采用黏土（具有封水作用），应分层铺筑压实，压实系数不小于0.90。施工过程中发现任何异常，应立即通知参建各方磋商处理。4.3 第3阶段（重建）1）施工CSM止水帷幕及冷缝补强高压旋喷桩、支护桩、工程桩、坑内降水井。2）开挖至第2道钢支撑中心下0.5 m，安装钢支撑并预加轴力。3）开挖至第3道混凝土支撑中心下0.5 m，施工冠梁与混凝土腰梁。4）开挖至第4道钢支撑中心下0.5 m，安装钢支撑并预加轴力。5）开挖至匝道结构坑底，在高压旋喷桩内插入钢筋并浇筑重力式挡墙压顶板。6）开挖至第5道钢支撑中心下0.5 m，安装钢支撑并预加轴力。7）开挖至泵房结构坑底，及时浇筑垫层，浇筑废水泵房的底板和侧墙并养护至设计强度，拆除第5道钢支撑。8）浇筑环路层底板及废水泵房中板并养护至设计强度，拆除第4道钢支撑。9）浇筑环路层顶板及地下2层剩余主体结构，拆除第3道混凝土支撑及传力牛腿，完成已浇筑结构与两侧管廊底板的连接。10）拆除第2道钢支撑，浇筑管廊层剩余主体结构并养护至设计强度。11）分层回填至第1道混凝土支撑底，拆除第1道混凝土支撑，恢复路面（图9）。12）注意事项：施工高压旋喷桩重力式挡墙插筋时，应先钻孔再插筋，并用水泥砂浆填充空洞与插筋间的间隙。基坑开挖前应在坑内不同区域，结合坑内外降水井进行多组连通抽水试验或空间渗流声呐渗漏试验，综合判断CSM落底式搅拌墙的施工质量和隔渗效果，当试验结果不理想或不合格时，应组织参建各方会商落底帷幕的补强方案。保留武九管廊范围凿除武九管廊范围保留武九管廊范围凿除武九管廊范围第1道混凝土支撑第2道混凝土支撑第3道混凝土支撑第4道混凝土支撑第5道混凝土支撑主体结构工程桩厚800的CSM落底式水泥土搅拌墙止水帷幕地下通道预埋跟踪注浆管引孔高压旋喷桩传力牛腿武九管廊引孔高压旋喷桩图9 第3阶段纵断面 顶板完成并回填覆土后再凿除阴影范围内的挡 土墙。4.4 特殊处理4.4.1 基坑地下水处理基坑支护采用大直径排桩落底式CSM隔水帷幕支护，地下水控制方案为落地帷幕坑内备用降水井降水。大面止水帷幕采用厚800 mm的CSM水泥土搅拌墙落底式止水帷幕，水泥掺量为25%，墙底进入中风化泥岩不小于1 m；CSM水泥土搅拌墙冷缝或新旧接头位置采用800 mm高压旋喷桩咬合连接处理，确保止水帷幕不发生渗漏。在围护桩墙及支撑达到设计强度后，即可在坑内进行管井疏干降水，坑外墙顶自然地面及坑内表面（雨）积水在施工期间由施工单位采取明沟、集水井等措施及时排除，避免水流冲刷基坑围挡，浸泡基坑。基坑开挖前20 d须进行坑内降水，一方面提高土体的抗剪强度，另一方面降低被开挖土体的含水量，降低后水位至少在基坑底以下0.5 m，施工降水须持续至主体结构完成并覆土完毕后方可停止，最后再拆除降水设施。管井穿越底板处设置止水环，待结构覆土完成后再行封闭。基坑开挖前，应进行坑内群井降承压水试验，以检验坑底以下止水帷幕的止水质量，若检验有缺陷，应再补强止水帷幕，以策安全。4.4.2 结构防水处理针对本节点工程紧邻长江、地下水位高，主体结构紧贴围护桩需单侧支模易产生裂缝等防水重难点，取消传统外包卷材防水，创新采用在主体结构中添加水泥基渗透结贺红星、邓运生、蒋少武、邱昌、谭展鸿、龚政、田浩、韩忠钊:新建地下通道下穿既有综合管廊节点施工关键技术建筑施工第45卷第1期129晶型防水材料的防水做法（图10）。结构顶板（防水钢筋混凝土）结构底板（防水钢筋混土）厚150的C20素混凝土垫层结构侧墙（防水钢筋混凝土）镀锌钢板止水带侧墙纵向水平施工缝水泥基渗透结晶型防水涂料隔离层水泥砂浆找平层围护结构图10 结构自防水做法 水泥基渗透结晶型防水材料是一种用于水泥混凝土的刚性防水材料，是由硅酸盐水泥和多种活性化学物质为主要成分制成的粉状材料，可作为防水剂直接掺入水泥混凝土拌和物中使用。其与水作用后，材料中含有的活性化学物质以水为载体在混凝土中渗透，与水泥水化产物生成不溶于水的针状结晶体，填塞毛细孔道和微细缝隙，从而提高混凝土致密性与防水性，大幅度提升混凝土自防水 效果。水泥基渗透结晶型防水材料特性如下：1）裂缝自动修复：针对局部裂缝位置，水泥基渗透结晶型防水材料遇水反应产生结晶体，永久性地填堵和封闭混凝土结构上产生的细微裂缝、毛细管孔、孔洞和空隙，自动修复新裂缝。2）耐久性强：水泥基渗透结晶型防水材料属于无机材料，不减少不老化，使用年限与混凝土同寿命。此外，根据试验结论，添加水泥基渗透结晶型防水材料可延长混凝土结构的使用寿命。3）耐根穿刺：混凝土结构添加水泥基渗透结晶型防水材料可有效地封堵、填充内部细微裂缝，使植物根系无法进入，从而达到耐根穿刺的效果。4）节约工期：取消传统外包卷材防水，防水施工与结构施工同步完成，节省铺贴防水卷材及施工防水保护层施工工序，大幅度缩短工期，经测算，针对本工程单段环路结构，可节约1/3工期。5 结语本文通过地下通道匝道成功下穿已建成江南绿道武九线综合管廊节点案例，简要介绍了一种新建地下通道下穿既有综合管廊节点施工关键技术，包括临江基坑支护及降水设计理念、下穿施工工序统筹、结构防水细部节点做法等方面，可为后续类似临江基坑施工、地下通道下穿地下结构施工和主体结构防水施工提供参考。1 张浩,施成华,彭立敏,等.浅埋多连拱隧道下穿管廊施工方案比选 研究J.地下空间与工程学报,2020,16(增刊1):147-154.2 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