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1 工程概況

中國博覽會會展綜合體位于上海市西部，其地上建筑面積達(dá)到147 萬m2，建筑物橫跨運營中的軌交2號線車站及一部分區(qū)間，影響范圍長度約為1 000 m（圖1）。為確保新建建筑施工過程對地鐵區(qū)間隧道（簡稱隧道）結(jié)構(gòu)影響最小，距離隧道結(jié)構(gòu)50 m以內(nèi)的地鐵保護區(qū)范圍內(nèi)設(shè)計為鉆孔灌注樁，地鐵保護區(qū)范圍外設(shè)計為PHC預(yù)制樁，持力層為⑦2層，樁長為40 m左右。（PHC樁有1 萬多根，直徑分為600 mm和800 mm，分布在距離地鐵50～400 m范圍內(nèi)，鉆孔灌注樁約3 000多根，直徑多為800 mm，少量為600 mm，分布在距離地鐵影響沿線的6～50 m范圍內(nèi)。）

圖1 工程概況

2 水文、地質(zhì)概況

勘探孔揭示，擬建場地大部分位于正常地層分布區(qū)，局部受古河道切割，在所揭露的65.30 m深度范圍內(nèi)屬第四紀(jì)上更新世Q3至全新世Q4沉積物，主要由黏性土、粉性土及砂土組成。本次堆載預(yù)壓施工主要針對第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土以及第④層淤泥質(zhì)黏土進行處理。

對施工有可能產(chǎn)生直接影響的為淺部土層的潛水。潛水補給來源主要為大氣降水與地表徑流，其水位動態(tài)變化主要受大氣降水和地表徑流影響，地下水年平均水位埋深為0.5～0.7 m，低水位埋深為1.5 m。

3 樁基施工對周邊結(jié)構(gòu)影響機理分析

國家會展綜合體樁基對隧道影響范圍長度約 1 000 m，其中既包括車站也包括區(qū)間部分。樁基距離隧道結(jié)構(gòu)最近處僅有6 m。在運營中的軌交線路附近如此大范圍內(nèi)進行樁基施工，不僅在上海是絕無僅有的，在全國范圍內(nèi)也是沒有先例的，因此樁基施工受到各方面的重視和關(guān)注。

3.1 預(yù)制PHC樁施工影響分析

PHC打入樁施工時產(chǎn)生擠土效應(yīng)和孔隙水壓力增大的現(xiàn)象，施工時，沉樁引起四周土體擾動，改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)，形成了樁周顆粒的復(fù)雜運動，使樁周土體發(fā)生變化，這種變化表現(xiàn)為徑向位移，樁尖和樁周一定范圍內(nèi)的土體受到不排水剪切以及很大的水平擠壓。由于群樁的疊加作用，樁群越密樁徑越大，土體的位移和超孔隙水壓力就越大，對周圍環(huán)境和建筑物的影響就越大。

3.2 鉆孔灌注樁施工影響分析

鉆孔灌注樁鉆孔過程中會對土壓力和超孔隙水壓力造成一定的釋放，如這種壓力釋放過于迅速則極易造成坍孔，鉆孔灌注樁坍孔勢必造成更大的壓力釋放，因此鉆孔灌注樁施工對鄰近樁基及建筑物會產(chǎn)生一定的影響。

4 樁基施工流程優(yōu)化[1-4]

4.1 樁基施工對地鐵結(jié)構(gòu)影響分析

由上述機理分析可知，預(yù)制PHC樁施工時由于擠土效應(yīng)會造成隧道結(jié)構(gòu)物發(fā)生遠(yuǎn)離施工方向和向上的位移，大面積樁基施工時擠土效應(yīng)更加明顯，地鐵結(jié)構(gòu)位移也更加明顯。而鉆孔灌注樁施工時由于鉆孔的存在會造成土體內(nèi)部應(yīng)力釋放，也會造成超孔隙水壓力的釋放，因此造成周邊隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)與原來位移相反的位移趨勢。本工程地鐵車站結(jié)構(gòu)剛度較大，結(jié)構(gòu)抗變形能力較強，不易造成結(jié)構(gòu)損傷。而隧道區(qū)間結(jié)構(gòu)自身剛度較小，抗變形能力弱，如發(fā)生變形容易造成結(jié)構(gòu)損傷，尤其容易造成結(jié)構(gòu)漏水，并對軌交2號線安全運營產(chǎn)生影響。

4.2 樁基施工流程優(yōu)化原則

為避免樁基施工對隧道結(jié)構(gòu)的影響，以及不同樁基類型之間的施工影響，需對樁基施工流程進行深入研究并制定具體措施用以指導(dǎo)施工。

（a）根據(jù)常規(guī)施工經(jīng)驗，隧道兩側(cè)施工需同步進行，即對稱施工，對稱施工使得隧道兩側(cè)擠土效應(yīng)相近，因此隧道結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生水平向位移。但是也應(yīng)該意識到對稱施工對豎向位移會造成疊加效應(yīng)，造成豎向位移較大。

（b）在工期容許的條件下，盡量降低施工速度，從而有效減少擠土效應(yīng)，減少超孔隙水壓力的疊加，使之能夠快速消散，因此降低施工速度能夠有效減少樁基打入施工對地鐵結(jié)構(gòu)的影響。

（c）PHC樁施工背離隧道方向進行施工，首先施工靠近隧道部分，然后逐漸遠(yuǎn)離隧道結(jié)構(gòu)，這有助于減小擠土效應(yīng)對隧道結(jié)構(gòu)的累積，同時靠近隧道已施工的樁基對后續(xù)施工樁基的振動和擠土效應(yīng)起到抵抗作用，在一定程度上減小了樁基施工對隧道的影響。

（d）預(yù)制PHC樁施工與鉆孔灌注樁保持一定距離或間隔一定時間，預(yù)制PHC施工時產(chǎn)生擠土效應(yīng)和振動效應(yīng)，如PHC樁先行施工，鉆孔灌注樁隨后施工，由于打入樁施工已對周圍土體產(chǎn)生擾動，造成超孔隙水壓力的存在，極易引起鉆孔灌注樁施工時坍孔。而如果鉆孔灌注樁施工在先，PHC樁隨后施工則會在振動和擠土效應(yīng)情況下，造成尚未完全硬化的混凝土受到損傷，形成斷樁。

根據(jù)以上原則確定了樁基施工流程為PHC樁先帶狀施工（即施工流程1），然后外側(cè)PHC樁逐漸向外施工（即施工流程2），待PHC樁距離鉆孔灌注樁距離超過1.5 倍PHC樁長度后鉆孔灌注樁開始施工（即施工流程3）。施工流程如圖2所示。

5 樁基施工監(jiān)測

5.1 測點布置

為確保隧道結(jié)構(gòu)安全以及掌握樁基施工對地鐵，以及PHC樁與鉆孔灌注樁施工之間的影響，本工程施工過程前在隧道結(jié)構(gòu)以及鉆孔灌注樁與隧道結(jié)構(gòu)之間、鉆孔灌注樁與PHC樁之間布置測點，對隧道結(jié)構(gòu)的位移以及孔隙水壓力、土壓力等進行監(jiān)測。

圖2 樁基施工流程示意

（a）隧道結(jié)構(gòu)測點包括位移測點和隧道收斂測點，在施工影響區(qū)范圍內(nèi)沿隧道縱向每隔20 m布置1 個位移監(jiān)測點，在隧道區(qū)間內(nèi)每隔20 m另布置1 個收斂測點，布置如圖3所示。

圖3 位移與隧道收斂測點布置

（b）土壓力測點與孔隙水壓力測點沿施工影響范圍內(nèi)地鐵布置4 排，分別為隧道北側(cè)6 m、50 m處以及隧道南側(cè)6 m與50 m處，土壓力測點與孔隙水壓力測點相距1 m，沿縱向每隔20 m布置一處。測點布置如圖4所示。

圖4 土壓力、孔隙水壓力測點布置示意

5.2 地鐵結(jié)構(gòu)位移、變形監(jiān)測結(jié)果

地鐵結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測每周測量2 次分別為周一晚上和周四晚上，隧道區(qū)間收斂監(jiān)測每10 d測量1 次。靠近地鐵側(cè)PHC樁自10月初開始大量施工，本文選取10月25日至11月16日期間隧道豎向位移監(jiān)測與隧道收斂監(jiān)測數(shù)值進行分析。至11月初靠近隧道側(cè)PHC樁施工至測點S101（SL19）位置，兩端鉆孔灌注樁10月下旬開始施工。

監(jiān)測結(jié)果表明，PHC樁施工引起隧道結(jié)構(gòu)上浮，如S101左右位置均表現(xiàn)出上浮，上浮最大值約為6 mm，施工完成后趨于穩(wěn)定并有逐步降低的趨勢，PHC樁施工完成后續(xù)鉆孔灌注樁施工引起隧道結(jié)構(gòu)下沉，最大下沉值約為4 mm。隧道收斂測量結(jié)果顯示在S19位置附近出現(xiàn)最大收斂，收斂值約為4 mm，表明PHC樁施工的擠土效應(yīng)造成隧道周邊土壓力增大引起隧道變形。而S45位置由于鉆孔灌注樁施工造成孔隙水壓力與土壓力的釋放，隧道結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出直徑增大的趨勢，增大值約為1.5 mm。

5.3 土壓力、孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果

土壓力與孔隙水壓力監(jiān)測頻率為1次/d，本文以TY17與SY17測點為例進行分析，10月22日測點附近10 m位置有PHC施工，其余時間段PHC施工距離該測點均大于50 m。

監(jiān)測結(jié)果表明距離PHC樁施工50 m位置處土壓力與水壓力均未出現(xiàn)大幅提高，距離PHC樁施工10 m左右位置處土壓力與水壓力明顯增大，土壓力與水壓力均表現(xiàn)為地面附近增加較小，地下19～44 m飽和不透水層處增加幅度較大，增大幅度在100%左右。因此可判定PHC樁施工對淺層結(jié)構(gòu)影響不大，但對飽和不透水層處結(jié)構(gòu)影響較大。

6 結(jié)語

樁基施工過程中地鐵結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)超過軌交運營部門規(guī)定的限值，軌交安全運營未受影響，同時在鉆孔灌注樁施工過程中也未出現(xiàn)因PHC樁施工造成的坍孔，鉆孔灌注樁經(jīng)檢測全部達(dá)到Ⅱ級以上。先進行的隧道兩側(cè)PHC樁施工，有助于將后續(xù)PHC樁施工振動與擠土效應(yīng)隔離，對隧道起到一定的保護作用。隧道兩側(cè)PHC樁施工速度不應(yīng)太快，應(yīng)較正常施工速度低，待離開隧道結(jié)構(gòu)2 倍樁長時（且不應(yīng)小于60 m）可適當(dāng)加快至正常施工速度。PHC樁施工與鉆孔灌注樁距離1.5 倍PHC樁長是可行的，但在鉆孔灌注樁澆筑完混凝土24 h內(nèi)不宜進行PHC樁施工。施工中發(fā)現(xiàn)：PHC樁施工對飽和不透水層的土壓力和孔隙水壓力影響較大，對淺層地表影響較小，可為類似工程提供借鑒。