上海虹桥交通枢纽软土地基开挖及边坡保护-论文

1 / 7 上海虹桥交通枢纽软土地基开挖及边坡保护（熊志冰 冯波 杜刚艳） 摘要 : 结合上海虹桥综合交通枢纽水系整治工程，对软土地基开挖的施工过程、方法及开挖质量进行了简要阐述和总结，并对有地质薄弱层的新角浦中段河道开挖边坡保护，从技术和经济方面进行了对比分析，确定了最终保护方案，确保了复杂地质情况下河道开挖边坡质量。上海虹桥水系整治工程自 2007 年 3 月 5 日开工以来，累计完成河道开挖约6.47km，土方开挖约 185 万 m3，其中新角浦完成 2.44km，有第 夹层的区段基本施工完成，边坡成型良好，保护效果良好。 关 键 词 : 河道开挖 ;软土地基开挖 ;边坡保护 ;上海虹桥交通枢纽 中图分类号 : TU471.文献标识码 : A 1 工程概况及设计指标 上海虹桥综合交通枢纽工程位于上海市西郊闵行区的华漕镇和长宁区的虹桥地区。用地规划范围为东起外环线，西至现状铁路外环线，北起北翟路 北青公路，南至沪青平高速公路，总用地面积约 26.26km2。该工程是将高速铁路、城际和城市轨道交通、公共汽车出租车及航空港紧密衔接的国际一流的现代化大型综合交通枢纽。 水系整治工程是为了满足枢纽建设布置的要求、确保区2 / 7 域防汛排涝的安全、改善区域内水质和生态环 境的重大工程。整治河道总长 22.081km，涉及的河道有新角浦、规划二号河等 11条。所施工的 11条河道中，地质情况复杂程度数新角浦中段河道为最，下面以新角浦中段河道开挖为例，从河道开挖施工过程中，在地质方面所遇到的各种情况及相关处理方法简要进行阐述和总结。 新角浦河道设计开口宽 60m，河床底宽 30m，河底高程-1.0m，堤顶高程 4.5m，最大开挖深度 5.5m，在高程 2.0m平台上设置 C型护岸挡墙，平台以下为 13 土质边坡。 地质情况 根据岩土工程勘察报告提供的资料，本工程地处长江三角洲冲积平原，地基土属第四 纪全新世 Q4 沉积物，软土地基主要由饱和粘性土、粉性土及砂土组成，分化成 5 个主要层次 :第 层填土、浜土，含多量碎砖、杂物、有机质 ;第 层为灰黄色粉质粘土 ;第 层为淤泥质粉质粘土，夹层为粉砂 ;第 层是淤泥质粘土、粉砂 ;第 层是灰色粘土。 新角浦中段河道开挖范围内地质分布由上至下分别为 :第 层杂填土，平均厚约 1.6m，底部平均高程 3.1m;第 层灰黄色粉质粘土，平均厚约 2.0m，底部平均高程 1.1m;第 层淤泥质粉质粘土，平均厚约 0.9m，底部平均高程 0.2m，夹层粉砂，平均厚约 1.8m，底部平均高程 -1.6m。 该夹砂层位于河床底部，平均高程 1.2m，在河道边坡上覆盖范围宽3 / 7 3.8m。 主要施工方法 新角浦中段河道为实地土方开挖，根据河道现场实际情况，河道土方开挖分区段逐段实施。河道开挖主要施工程序有 :施工降排水 土方开挖 夹砂层保护。 本工程地基土土体透水性较小，地下水比较丰富，施工期间受地下水影响很大，为确保工程施工的正常开展，须进行降排水施工，实现施工过程中河道开挖干作业和开挖边坡稳定。另外，在该区段河道河床部位有约 1.2m 厚夹砂层，粘聚力较差，容易出现流砂和坍塌现象。河道开挖成型后，须及时采取各项防护和养护措 施。 .1 施工降水 根据岩土工程勘察报告提供的资料，第层饱和粉砂土的渗透系数 #K=510 -4cm/s，地下水位在自然地面以下0.5 1.5m，基坑为无压非完整井，采用矩形井进行降水，井长 6m。 经基坑涌水量计算和基坑降水深度验算，参照过去实践中积累的资料，选用 3BL-9 型射流泵，水泵功率 7.5kW，最大抽水量 45m3/h，最大抽吸深度为 9.6m，最大提升高度 8m。总管选用 100mm ，井管选用 48mm ， L=5.4m，滤管长 0.6m。在河道两侧边线沿河轴线方向按 1.8m 间距均布 2 排井点降水管时 ，基坑涌水量 Q=230m3/d，单根井点管极限涌水量4 / 7 q=3.6m3/d，降水影响半径在河道开挖的 13 边坡上相交部位高程为 0.3m。故在井点降水和河道开挖成型后，须及时辅设排水沟进行明沟排水。井点降水施工图 详见图 1。 .施工排水 因在该区段河道河床部位有约 1.2m 厚夹砂层，粘聚力较差，容易出现流砂或坍塌现象。施工前布设的 2 排轻型井点不能完全降水至河床底部，故在河道开挖成型后，须及时在河道坡脚处辅设排水沟进行明沟排水，同时利用河顶两侧降水沟槽，截流外来明水。 经基坑明沟排水涌水量计算，每 100m 长河道基坑总涌水量 Q=65.57m3/d，按照排水量 V 等于基坑总涌水量 Q 的 2倍计算，即 q=65.57224=5.5m3/h 。每 200m布置 1台 QY-25潜水泵即满足排水要求。 基坑明沟设置在河床坡脚线外 1m 处，排水沟深 0.5m，宽 0.5m，水沟边坡为 10.5 ，纵向坡度不小于 0.2% 0.5%，确保水流不致阻滞而淤塞。并每隔 50m 设 1 个 1m1m 的集水井，使地下水通过排水沟汇流于集水井内，用水泵进行抽排，井壁用竹篱笆作临时简易加固，既保持水流通畅，又不至于淤塞。 河床每 50m设 1个横向排水沟，沟底坡度为 0.2%，与 集水井相通。排水沟和集水坑布置详见图 2。 .土方开挖 5 / 7 河道开挖采用机械挖、运、卸工艺，挖机选用 0.8 1.0m3反铲，座于原地坪面上，按退挖法 1 次挖至设计高程，自卸汽车短驳运送至弃料场，按土质分类集中堆放。 河道的每个施工作业面分 4 条开挖，中间宽 36m，安排2 台 1.0m3 挖机作业，两侧各 12m，开挖至边坡高程 1m，安排 1 台 0.8m3挖机，开挖边坡处河道土方及粗修坡。在开挖一定距离后，在河底安排 1台挖机进行精修坡。河道开挖现场反铲布置位置和行走路线详见图 3。 本工程河底土质含水量大，而且除地表杂填土层外，底部 各土层均为可塑或流塑状态，属典型“软土地基”，承载能力差。在挖机下河底基坑进行修整时，须配置钢道板，做挖机施工时的垫板和转移工作面时使用，防止发生挖机沉陷等安全事故。 .夹砂层保护 河道边坡坡脚处夹砂层粘聚力差，受雨水冲刷易出现流砂等现象。为保证成型后的边坡不被损坏，河道精修坡完成后，以先期开挖成型的 2 段河道作为试验段，分别采用了覆盖袋装土和覆盖塑料薄膜的方法进行保护。经过汛期一段时间的观察，对以上两个区段河道夹砂层保护情况进行对比分析，发现保护效果和施工成本差异明显。 覆盖袋装土保护的部位，夹砂层未出现坍 塌，降雨过程中，出现砂粒经袋装土空隙中流出的现象。拆除袋装土后，6 / 7 边坡上流水沟槽较多，保护效果不明显，而且袋装土覆盖施工时所发生的人工和材料成本较大。 覆盖塑料薄膜保护的部位，铺设施工时，薄膜四边均人工铲土压牢。在降雨过程中，雨水在上层粘土面直接经薄膜面汇至坡脚集水沟，除局部塑料薄膜破口处有少量砂土外流现象外，透过薄膜发现边坡几乎未被损坏，保护效果明显，而且所发生的人工和材料成本相比采用袋装土要低，但缺点是塑料薄膜易破损，施工时须特别注意，并在发现破口后及时进行修补。经过以上两个试验段的施工，在跟进施工成型的 河道，均采用塑料薄膜覆盖的方法，对坡脚夹砂层进行保护。在 2007 年 9 月底新角浦中段河道通水验收前，在拆除保护薄膜后，发现边坡成型良好，各参验单位一致 验收通过。 结语 上海虹桥水系整治工程自 2007 年 3 月 5 日开工以来，累计完成河道开挖约 6.47km，土方开挖约 185 万 m3，其中新角浦完成 2.44km，有第 夹层的区段基本