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谈城市环境敏感区域水下隧道生态围堰

2021/12/17 阅读:

摘要:钢板桩围堰技术已经在水下隧道施工中得到广泛应用。本文从围堰结构设计、规模控制、环境保护措施、节点处理等方面,系统的分析总结了合肥市怀宁路下穿天鹅湖隧道工程生态围堰设计关键技术,相关成功经验对城市环境敏感区域水下隧道围堰设计和施工有一定的指导和借鉴意义。

关键词:环境保护;水下隧道;围堰设计

0引言

水下隧道围堰是为满足隧道主体结构施工需要,在一定范围内修建的临时性挡水结构,其作用是防止水和土进入工程施工范围,以便在围堰内排水,开挖基坑,修筑隧道工程。围堰形式多样,其中钢板桩围堰由于其施工技术成熟、速度较快、抗渗性能好、环境污染小且可重复利用等优点,在城市环境敏感区域得到广泛应用[1-2]。怀宁路下穿天鹅湖隧道工程合肥市首个在城市环境敏感区域的水下隧道工程,于2019年2月23日开工,2020年5月1日正式通车。隧道实施过程中通过生态围堰设计,成功的将工程施工对优美环境的影响降到最低[3]。工程在施工过程始终受到多方关注,也有多家媒体对施工过程进行了跟踪报道,生态围堰设计对天鹅湖水体和周边环境的保护效果赢得了参建各方和市民的高度认可。本文结合工程实际,深入剖析水下隧道工程生态围堰设计关键点,对类似工程具有很好的指导和借鉴意义。

1工程概况

怀宁路为城市主干道,双向六车道,设计速度60km/h,下穿天鹅湖隧道全长685m,暗埋段长447m,单箱两孔闭合框架结构,其中水下段约350m,采用围堰明挖法施工。隧身开挖范围内主要为第③层第四系全新统冲积层粉质黏土(硬塑~坚硬),经过前期多方案综合对比分析,结合工期、造价和水下段开挖深度(最大约11m),推荐采用上部4m放坡+8m宽施工平台+下部1000@1300mm悬臂桩支护方案,方便施工,有效减少施工对湖面的占用时间。

2生态围堰设计要点

(1)采用可回收的钢板桩替代土石进行围堰隔水,有效减小围堰施工及拆除过程中对水体和环境的影响。根据受力和稳定性计算[4,5],围堰设计宽6m,采用拉森IV型钢板桩(扣打),外侧桩长8m,内侧桩长10m,竖向设置一道横向拉杆(28@1200mm),围堰底部进行1m厚清淤后,内部采用黏土分层夯实。围堰顶部设置100mm地面硬化层,并预留注浆孔,若在施工期间堰内填土因沉降而与硬化层脱离,进行补充压密注浆[6]。

(2)围堰内部回填土方充分利用岸上段开挖土方,减少土方外运工程量,减小土方外运过程中产生的环境污染[7]。

(3)围堰外侧约5m位置设置一道钢板桩隔水墙,将围堰施工引起湖水浑浊控制在一定范围内,避免影响湖区其他水域。隔水墙钢板桩长6m,插入深度2m,考虑围堰外侧过水面积减小后水流速度加快时,在隔水墙外侧进行块石抛石固脚。

(4)通过顶部预留子围堰加高条件,合理选择设计设防水位,降低工程规模,节约工程造价。(图6)子围堰预留高度可结合设防水位和施工期可能出现的最高水位确定,一般取1~2m,采用砂袋堆载,根据汛期实际水位情况灵活设置。

(5)通过设置横向隔仓钢板桩(间距30m一道),增加围堰整体刚度,并在内侧设置防渗复合土工膜,确保围堰工程抗渗性能。

(6)通过计算合理控制围堰与基坑围护之间距离(≥1.5倍基坑开挖深度),在保证基坑开挖施工用地要求同时,保证两者的安全性互不影响,确保工程安全。

(7)细化围堰分期转换构造设计,在一期结构顶板上施做三道平行构造梁(30cm厚,50cm宽,2m高),构造梁钢筋锚入隧道顶板内,在二期围堰插入完成后,构造梁槽内采用M30砂浆回填,以保证二期围堰钢板桩稳定和封闭的要求。

3结论

本工程通过水下生态围堰设计,成功将施工过程对天鹅湖和政务区环境的影响降到最低,确保了整个工程能够在预计的工期内顺利完成。通过本工程的设计和施工,总结城市敏感区域水下隧道生态围堰的关键技术主要有以下几点,以期对类似工程有一定的指导作用。

作者:张有桔 沈洪波 王飞 单位:安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司

谈城市环境敏感区域水下隧道生态围堰

2021/12/17 阅读:

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