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【摘 要】 本文简要介绍了世博重点工程之外滩防汛墙加固改造工程设计的主要内容。外滩防汛墙加固改造工程设计主要解决了外滩空厢体渗漏这一历史遗留难题，通过水泥搅拌桩、高压旋喷桩、地下连续墙、混凝土咬合桩等多种截渗墙型式的对比研究分析，开创性的将咬合桩用于上海中心地带堤防工程中，较为彻底的解决了地质条件极为复杂、施工作业面极其狭窄、交叉工程相互干扰的外滩空厢防汛墙的防渗难题，为类似水利工程设计提供了一定的技术参考。
【关键词】 咬合桩;截渗墙;防渗加固;外滩;防汛墙
1 外滩防汛墙加固改造工程概述
上海外滩防汛墙位于上海市黄浦区，黄浦江陆家嘴弯道左岸，中山东一路、二路东侧，从黄浦江苏州河口外白渡桥东南桥堍起至十六铺水上旅游中心止，全长约1.7km。
外滩防汛墙基本采用前管桩（方桩）、后板桩的高桩承台空厢结构型式。其中空厢临水侧的胸墙、底板、桩基及墙后填土组成防汛墙的基本断面结构。空厢厢顶标高6.90m（防汛标高），厢体内底板标高3.50m，厢体宽8.0～15.5m，桩基后排钢筋混凝土板桩作为挡土结构。
上世纪90年代初外滩综合改造工程建设时受交通影响的压力巨大，施工工期一再压缩，致使桩基、混凝土浇筑、填土等施工质量难以得到保证，防汛墙结构建成后底板、胸墙、沉降缝等处结构渗水、冒泡状况时有发生。外滩防汛墙加固改造工程旨在结合外滩通道和滨水区城市景观改造，将历年来外滩防汛墙累积的渗漏隐患消除，该工程于2010年上海世博会前完工。
2 外滩防渗加固设计方案
防汛墙防渗加固设计方案分为两部分实施：墙后地基防渗加固及厢体结构防渗加固，其中墙后地基防渗加固采用截渗墙型式。
主要从两方面考虑：土体加固和增加结构渗径长度，具体措施为：在防汛墙结构内侧约2m位置设置一道连续的地下垂直截渗墙（拆除部分防汛墙厢体顶部内挑花坛），深度10～12m（底标高约-7.20～-9.20m，以截断①1层杂填土及②3层粘质粉土为控制），然后在截渗墙顶至防汛墙底板之间设约2.5m宽的钢筋混凝土截渗板（顶标高3.35～3.45m，考虑重新布置厢内排水系统，比原厢体底板顶面降低0.15m，为设置排水沟留出空间，并在需设置排水井及厢内外管线穿越位置局部降低至2.85m），截渗板与截渗墙及防汛墙底板之间止水连接。本方案大大增加了地基渗径长度，可解决地基渗漏的隐患。
图1 外滩防汛墙防渗加固结构剖面图
3 截渗墙型式研究
外滩防渗加固设计方案中截渗墙型式的选择对保证防渗效果和施工进度非常重要。本工程可供选择的截渗漏墙型式有：Φ700@500双排水泥搅拌桩、Φ800@500双排高压旋喷桩、地下连续墙（厚600）、Φ1000@800混凝土咬合桩等。
水泥搅拌桩：属成熟的施工工艺，在能保证成桩质量的前提下，是一种很好的防渗帷幕结构，且造价较低，但本工程地质情况复杂，杂填土层最厚处超过10m，且障碍物众多，搅拌桩无法成桩，而工程位置又无法进行常规的清障换土，故本方案难以实施。
高压旋喷桩：施工比较方便，遇障碍物可采用合金钢钻头进行引孔钻探然后再下喷浆管，但若遇大的障碍物，桩的搭接难以保证，防渗效果就差，而在杂填土中旋喷桩结构的长期防渗效果也无实例验证，较难得到可靠保证。
地下连续墙：工艺成熟，耐久性好，防渗效果虽然搭接处稍差，但已能满足本工程要求，是较理想的截渗墙结构。但在杂填土且障碍物复杂的土层中施工会碰到两大问题：①槽壁坍塌，仅由泥浆护壁无法保证质量，根据与本工程相邻的十六铺地区地下连续墙施工经验，在杂填土区需先在地下连续墙两侧采用高压旋喷桩对土体进行加固，将大大增加工程造价和工期;②遇大的障碍物成槽机无法作业，必须先进行清障。此外，由于截渗墙距黄浦江很近，成槽和清障时会受潮水影响而无法施工，并可能发生潮水倒灌影响周边地区安全的险情。故无论在工期、投资、质量、施工期防汛安全等方面，采用地下连续墙的风险均较大。
混凝土咬合桩：是近十几年发展起来的地下挡土、防渗结构，主要用于复杂环境下的基坑围护桩，其防渗效果优于地下连续墙，且能适应各种复杂地质，对周边环境无影响，如地铁8号线虹口足球场车站基坑（深16m）为保护轻轨3号线桥墩即采用了咬合桩围护，取得滿意的效果。根据本工程杂填土障碍物复杂、桩位距黄浦江近、紧靠防汛墙空厢的特点，可选用集多功能于一体的全套管、内螺旋钻孔灌注桩机（FCEC机）进行咬合桩施工，该设备具有内螺旋与外套管正逆向同步旋转钻进的功能，能同时完成清障（桩孔范围）、护壁（外套管）、切削成孔工艺，且垂直度精度高、进度快，理论上桩位距相邻建筑物净距>10cm即可施工，成桩顺序为1、3、5、2、4、7、9、6、8……（设置钢筋笼的情况），也可采用1、2、3、4、5……（素混凝土的情况），形成完整的连续墙体。该设备并具有低噪音、无振动、无污染的优越性，是一种环保型设备，应是本工程较理想的截渗墙施工设备。
各种型式截渗墙的技术经济比较见表1。
表1 截渗墙型式比选
水泥搅拌桩 高压旋喷桩 地下连续墙 混凝土咬合桩
截渗效果 好 好 好 好
环境影响 较小 较小 较大 小
障碍物影响 无法施工 质量影响 成槽困难 清障效果好
施工工艺 成熟 成熟 成熟 较新
施工周期 较长 较长 较长 较能保证
费用（万元/m） 0.6 1.7 3.0 5.9
综合考虑本工程工期要求紧、地下障碍物复杂、质量要求高、滨江游览区场地限制条件多等各方面因素，推荐采用FCEC机施工的混凝土咬合桩方案，该方案虽然工程造价较高，但能保证截渗墙质量和施工周期，施工对周边环境影响小，相比较是最适合本工程的方案。
4 结语
外滩空厢防汛墙加固改造工程是上海市世博重点工程，地处市中心黄金地带，通过对不同岸段的防汛墙采取不同的防渗加固改造方案，将咬合桩工艺开创性的用于中心地带堤防工程中，较为彻底的解决了地质条件极为复杂、施工作业面极其狭窄、交叉工程相互干扰的外滩空厢防汛墙的防渗难题。改造完成后，外滩防渗加固工程经受住了历年来黄浦江高潮位的考验。实践证明，外滩防汛墙加固改造工程是成功的。
参考文献：
【1】上海市黄浦江防汛墙保护办法（2010年12月20日）
【2】上海市黄浦江防汛墙维修养护技术和管理暂行规定（2003年9月3日）
作者简介：叶茂盛（1982-），男，福建人，工程师，从事水利工程设计工作
【关键词】 咬合桩;截渗墙;防渗加固;外滩;防汛墙
1 外滩防汛墙加固改造工程概述
上海外滩防汛墙位于上海市黄浦区，黄浦江陆家嘴弯道左岸，中山东一路、二路东侧，从黄浦江苏州河口外白渡桥东南桥堍起至十六铺水上旅游中心止，全长约1.7km。
外滩防汛墙基本采用前管桩（方桩）、后板桩的高桩承台空厢结构型式。其中空厢临水侧的胸墙、底板、桩基及墙后填土组成防汛墙的基本断面结构。空厢厢顶标高6.90m（防汛标高），厢体内底板标高3.50m，厢体宽8.0～15.5m，桩基后排钢筋混凝土板桩作为挡土结构。
上世纪90年代初外滩综合改造工程建设时受交通影响的压力巨大，施工工期一再压缩，致使桩基、混凝土浇筑、填土等施工质量难以得到保证，防汛墙结构建成后底板、胸墙、沉降缝等处结构渗水、冒泡状况时有发生。外滩防汛墙加固改造工程旨在结合外滩通道和滨水区城市景观改造，将历年来外滩防汛墙累积的渗漏隐患消除，该工程于2010年上海世博会前完工。
2 外滩防渗加固设计方案
防汛墙防渗加固设计方案分为两部分实施：墙后地基防渗加固及厢体结构防渗加固，其中墙后地基防渗加固采用截渗墙型式。
主要从两方面考虑：土体加固和增加结构渗径长度，具体措施为：在防汛墙结构内侧约2m位置设置一道连续的地下垂直截渗墙（拆除部分防汛墙厢体顶部内挑花坛），深度10～12m（底标高约-7.20～-9.20m，以截断①1层杂填土及②3层粘质粉土为控制），然后在截渗墙顶至防汛墙底板之间设约2.5m宽的钢筋混凝土截渗板（顶标高3.35～3.45m，考虑重新布置厢内排水系统，比原厢体底板顶面降低0.15m，为设置排水沟留出空间，并在需设置排水井及厢内外管线穿越位置局部降低至2.85m），截渗板与截渗墙及防汛墙底板之间止水连接。本方案大大增加了地基渗径长度，可解决地基渗漏的隐患。
图1 外滩防汛墙防渗加固结构剖面图
3 截渗墙型式研究
外滩防渗加固设计方案中截渗墙型式的选择对保证防渗效果和施工进度非常重要。本工程可供选择的截渗漏墙型式有：Φ700@500双排水泥搅拌桩、Φ800@500双排高压旋喷桩、地下连续墙（厚600）、Φ1000@800混凝土咬合桩等。
水泥搅拌桩：属成熟的施工工艺，在能保证成桩质量的前提下，是一种很好的防渗帷幕结构，且造价较低，但本工程地质情况复杂，杂填土层最厚处超过10m，且障碍物众多，搅拌桩无法成桩，而工程位置又无法进行常规的清障换土，故本方案难以实施。
高压旋喷桩：施工比较方便，遇障碍物可采用合金钢钻头进行引孔钻探然后再下喷浆管，但若遇大的障碍物，桩的搭接难以保证，防渗效果就差，而在杂填土中旋喷桩结构的长期防渗效果也无实例验证，较难得到可靠保证。
地下连续墙：工艺成熟，耐久性好，防渗效果虽然搭接处稍差，但已能满足本工程要求，是较理想的截渗墙结构。但在杂填土且障碍物复杂的土层中施工会碰到两大问题：①槽壁坍塌，仅由泥浆护壁无法保证质量，根据与本工程相邻的十六铺地区地下连续墙施工经验，在杂填土区需先在地下连续墙两侧采用高压旋喷桩对土体进行加固，将大大增加工程造价和工期;②遇大的障碍物成槽机无法作业，必须先进行清障。此外，由于截渗墙距黄浦江很近，成槽和清障时会受潮水影响而无法施工，并可能发生潮水倒灌影响周边地区安全的险情。故无论在工期、投资、质量、施工期防汛安全等方面，采用地下连续墙的风险均较大。
混凝土咬合桩：是近十几年发展起来的地下挡土、防渗结构，主要用于复杂环境下的基坑围护桩，其防渗效果优于地下连续墙，且能适应各种复杂地质，对周边环境无影响，如地铁8号线虹口足球场车站基坑（深16m）为保护轻轨3号线桥墩即采用了咬合桩围护，取得滿意的效果。根据本工程杂填土障碍物复杂、桩位距黄浦江近、紧靠防汛墙空厢的特点，可选用集多功能于一体的全套管、内螺旋钻孔灌注桩机（FCEC机）进行咬合桩施工，该设备具有内螺旋与外套管正逆向同步旋转钻进的功能，能同时完成清障（桩孔范围）、护壁（外套管）、切削成孔工艺，且垂直度精度高、进度快，理论上桩位距相邻建筑物净距>10cm即可施工，成桩顺序为1、3、5、2、4、7、9、6、8……（设置钢筋笼的情况），也可采用1、2、3、4、5……（素混凝土的情况），形成完整的连续墙体。该设备并具有低噪音、无振动、无污染的优越性，是一种环保型设备，应是本工程较理想的截渗墙施工设备。
各种型式截渗墙的技术经济比较见表1。
表1 截渗墙型式比选
水泥搅拌桩 高压旋喷桩 地下连续墙 混凝土咬合桩
截渗效果 好 好 好 好
环境影响 较小 较小 较大 小
障碍物影响 无法施工 质量影响 成槽困难 清障效果好
施工工艺 成熟 成熟 成熟 较新
施工周期 较长 较长 较长 较能保证
费用（万元/m） 0.6 1.7 3.0 5.9
综合考虑本工程工期要求紧、地下障碍物复杂、质量要求高、滨江游览区场地限制条件多等各方面因素，推荐采用FCEC机施工的混凝土咬合桩方案，该方案虽然工程造价较高，但能保证截渗墙质量和施工周期，施工对周边环境影响小，相比较是最适合本工程的方案。
4 结语
外滩空厢防汛墙加固改造工程是上海市世博重点工程，地处市中心黄金地带，通过对不同岸段的防汛墙采取不同的防渗加固改造方案，将咬合桩工艺开创性的用于中心地带堤防工程中，较为彻底的解决了地质条件极为复杂、施工作业面极其狭窄、交叉工程相互干扰的外滩空厢防汛墙的防渗难题。改造完成后，外滩防渗加固工程经受住了历年来黄浦江高潮位的考验。实践证明，外滩防汛墙加固改造工程是成功的。
参考文献：
【1】上海市黄浦江防汛墙保护办法（2010年12月20日）
【2】上海市黄浦江防汛墙维修养护技术和管理暂行规定（2003年9月3日）
作者简介：叶茂盛（1982-），男，福建人，工程师，从事水利工程设计工作