深隧工程中超常規技術管理方法探析

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深隧工程中超常規技術管理方法探析

摘要:作為上海第一深基坑,蘇州河段深層排水調蓄管道系統工程試驗段完成了150m深的超深地下連續墻施工和深度為58.65m的云嶺西基坑封底,刷新了國內軟土地區開挖深度的記錄。介紹了深隧工程技術管理措施,系統地提出了適用于上海軟土與水文地質條件的超深地下連續墻施工、承壓水控制、超深豎井開挖等的施工措施及建設方法,形成了深隧調蓄工程的成套新理論、新方法、新技術與新工藝,制定了深層地下空間開發技術標準,為后期上海軟土地區深部地層開發提供了有力的技術支撐。

關鍵詞:深基坑;超深地下連續墻;超深豎井;管理方法;施工技術標準

上海蘇州河段深層排水調蓄管道系統工程試驗段(下稱“深隧工程”)2017年開工,2021年完成深度為58.65m的云嶺西基坑封底。作為上海第一深基坑,深隧工程刷新了國內軟土地區開挖深度的記錄。深隧工程不僅是一個工程實踐項目,也是一個科研探索項目。工程建設方針對每一個分部分項工程都進行了大量的科學研究,對每一道工序都開展了詳盡的技術分析、監測檢測體系1深隧工程技術管理措施從工程伊始超深地下連續墻技術到基坑開挖布置、數據統計及策略研究等,技術管理涉及面廣泛。深隧工程基坑開挖深度突破了上海深基坑紀錄,因而工程中所遇見的一些施工和設計技術難題,在上海地區均屬首次。例如超深的地層條件、復雜的施工環境、有限的設計依據、多變的水力模型等,這些都是工程建設過程中的技術難點。蘇州河段深層排水調蓄管道工程試驗段示意見圖1。

1深隧工程技術管理措施

從工程伊始超深地下連續墻技術到基坑開挖階段的攻堅克難,深隧工程需要解決眾多的技術難題。在工程實施過程中,項目運用超常規技術管理細節和方法,有效確保了技術指標的落地和工程的安全。

1.1超深地下連續墻施工。深隧工程在軟土地區進行超過100m的特深地下連續墻施工,并成功進行了3幅150m超深地連墻施工,且所有地下連續墻垂直度均達到了1/1000,施工過程面臨著未知復雜地質水文條件及周邊環境保護的高要求,施工難度風險大。超深地下連續墻垂直度超聲波檢測見圖2,超深地下連續墻施工現場見圖3。通過深隧工程超深地下連續墻的施工探索,參與總結出相應的系統解決手段,對深層隧道調蓄工程提供了強有力的技術保障。圍繞超深地下連續墻的施工,項目在地下連續墻施工管理過程中采用“三令(成槽令、吊裝令、澆灌令)七要素(泥漿質量、成槽垂直度、鋼筋等原材質量、鋼筋籠制作、鋼筋籠吊裝、混凝土質量、混凝土澆筑)”的控制管理方法,有效統一了工程各方的管理工序,并且使每一步工序都在多方確認的條件下進行,以確保每次操作都符合技術要求。

1.2深部地層土體加固。針對深隧工程基坑的超深擴底樁優化,建設過程中對技術控制提出很多建議。項目通過擴底樁施工試驗得到地層適應性施工參數、檢測指標合理區間、施工質量檢測方法等。在超深地層MJS工法土體加固質量管理中,通過分析MJS工法回漿噴漿的漿液成分變化,根據其土體顆粒級配之間的關系,得出漿液比例調整方案,并通過規范表式,確保監理對施工質量的有效管理。超深MJS工法施工操作系統控制界面見圖4。在苗圃地下連續墻槽段塌方加固過程中,通過分析塌方的多種因素,并結合MJS工法施工技術進行了多方位的改進研究。項目團隊經反復分析討論,決定通過在地下連續墻范圍內打設降水井進行降水的措施控制承壓水,以配合槽段土體加固。實踐證明,該措施取得了顯著的效果。同時,深隧工程在基坑中心位置進行了大直徑N-JET施工試樁,并在開挖過程中分段精確測量樁徑和加固土體強度,從而精準分析N-JET在不同土層的土體加固效果,以優化深部土體施工的參數匹配性。

1.3深部地層降水作業。在降水測試過程中,特針對第二、第三承壓含水層進行了大量的研究工作,分析了降水順序及輔助方案、補救措施等,并確定了降水風險控制標準和系統報警值。施工團隊制定了降水井施工控制指標、降水井施工的工程令和要素,按照深隧項目精細化管理的精神,對多個工藝流程細化研究,最終確定了降水井垂直度控制指標為1/300的要求,通過施工環節來嚴格把控降水井質量,使其真正發揮降水效果。

1.4超深基坑開挖。為確保深隧云嶺西豎井基坑開挖的質量和安全,通過多次內部評審會,對前期資料進行了全面詳盡的梳理,對照基坑開挖條件逐一確定方案。針對基坑開挖,項目上進行了龍門吊評審、開挖條件驗收評審會、施工質量評估會;針對吊裝安全措施的細節、基坑開挖應急處理措施以及開挖質量、內襯澆筑質量等方面,進行了全面的評價分析。針對如此大體量的基坑環梁和內襯整體澆筑分項工程,團隊積極努力探索材料運輸方案、試驗方案、管理方案、檢測方案、施工方案、設計方案以及監理方案等,并將方案整體匯總成指導手冊。在基坑開挖過程中,項目團隊結合工藝改進,參與研發深基坑滑模系統,使得施工進度大大加快。超深基坑施工滑模系統現場見圖5。在設計、安裝、調試、優化、維護工程工法創新的過程中,團隊運用了從工法探索到制定標準的管理新模式。

1.5超深基坑封底。深隧工程云嶺西豎井完成大底板3344m3的混凝土澆筑。云嶺西豎井圓形底板厚度達3m,幾何構造特殊,鋼筋體量巨大,排布密集復雜,僅鋼筋自重就達800t。項目部多次組織各方技術力量,從設計、施工、材料、安全等多方面對方案進行研究,運用BIM技術及數值模擬技術進行預演和科學優化。作為建設管理方,要保證鋼筋的施工質量,就必須制定相關的制度并確保嚴格執行,同時配套多方驗收的管理體系。通過豎井底板底排鋼筋及上排內外圈鋼筋搭設的全過程精細化管理,有效解決了底板鋼筋施工中的關鍵點、困難點和風險點。超深基坑大型底板鋼筋施工現場見圖6?;拥装宓幕炷翝仓枰獜牟牧稀⒃O計參數和施工措施入手。這一系列的問題不僅要參照以往大體積混凝土的相關技術方案,同時還需要根據深隧基坑本身的特點進行優化調整。

2深隧工程建設管理方法

深隧工程建設面臨多目標協同實現難度大、水力條件復雜多變等關鍵問題,特別是針對特深圓形豎井開挖深度大、水土壓力分布復雜、承壓水影響程度大等關鍵問題,項目團隊重點研究了地下連續墻施工、深層承壓水控制、超深地層土體加固、超深基坑開挖方法、微擾動施工與環境保護等關鍵技術。依托深隧工程,項目團隊系統提出了適用于上海軟土與水文地質條件下地下連續墻的施工方法及管理措施,建立了有關超深地下連續墻成套的新理論、新方法、新技術與新工藝,形成《超深地下連續墻技術規程(試行)》及《超深地下連續墻銑槽法施工作業手冊》,為提升城市深層地下空間綜合開發水平提供了技術支撐。項目建設過程中,建設方確定各參建單位的控制點、質量點、監測點、驗收點、時間節點、任務清單、負責人、負責主體等,落實精細化管理;通過技術管理圖可以有效掌握當前施工所需要解決的問題,并針對性地采取措施,確保技術指標的落地;同時,設置精細化管理環節,以確保工程質量和安全和對每一道工序的有效管理。項目團隊運用科學管理手段做到了保障安全、節約成本、提高功效、降低風險,實現了管理目標優化。云嶺西超深豎井封底現場見圖7。深隧工程的研究價值,更多的是為企業相關工程的管理提供借鑒,這就需要在定性分析中通過深入研究得到定量的結論,使得技術管理更加精細化,促使設計施工不斷優化,以逐步實現技術革新,從而為工程節約時間和工藝成本,創造更大效益。

3結語

深隧工程從初步設計到可行性研究,從槽壁加固到地下連續墻澆筑,從基坑開挖到底板封底,試驗段建設的每一個環節都不斷體現著開拓精神,用科研創新助力實踐進步。深隧工程經歷過多次方案調整,地下連續墻的混凝土強度調整、底板厚度調整、基坑底部擴底樁調整以及苗圃基坑的順逆筑開挖順序大調整等,每一次變更都通過專家論證平臺對技術標準和改進方法進行了評審、評估。目前,依托深隧工程建設,系統地提出了適用于上海軟土地區與水文地質條件的建設方法及施工措施,形成了深隧調蓄工程的成套新理論、新方法、新技術與新工藝,制定了深層地下空間開發技術標準,為后期上海軟土地區深部地層開發提供了有力的技術支撐。

作者:劉樹佳 季軍 白占偉 沈龐勇 單位:上海城投水務工程項目管理有限公司

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