劉巽全 范仙明

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

1.1 建筑概況

背景工程位于上海虹橋商務區(qū)核心區(qū)一期03地塊南塊，處于上海虹橋交通樞紐區(qū)域內(nèi)，地塊東鄰申虹路，南靠蘇虹路、西至申長路，北為錫虹路，總用地面積為32 176.6 m2。地上建筑面積113 035.84 m2，地下建筑面積84 100 m2，地塊內(nèi)建成后為虹橋萬科中心。

1.2 工程周邊環(huán)境

本工程基坑開挖面積約29 605 m2，形狀呈近似規(guī)則的矩形，東西向長度197 m，南北向長度157 m，周長約710 m?；哟竺娣e開挖深度為15.76 m，局部降板區(qū)域開挖深度為16.31～18.06 m（圖1）。

圖1 基坑周邊環(huán)境及挖深示意

基坑地下室邊界緊鄰四周道路，距離道路最近處僅3 m。東南側沿申虹路80 m長度為已施工地下通道，本項目擬建地下室外墻邊界進入該地下通道7.7 m左右，地下通道底板面標高高出地下2層底板面標高1.57 m。北側設有供能管溝工程，供能管溝與本工程地下室相連通。地下室北側、西側、東側三處與人行通道相連通，周邊有多個在建工地，且緊鄰虹橋火車站及虹橋機場，地塊周邊管線布置復雜。

1.3 基坑圍護設計概況

本工程基坑分為東區(qū)、西區(qū)2個施工區(qū)域，分坑施工。區(qū)域之間采用“鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁”進行分隔。整個基坑圍護采用“鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁止水帷幕”形式，如表1所示[1-2]。

表1 圍護體系參數(shù)

2 難、特點分析

2.1 圍護體系薄弱，基坑變形控制要求高

2.1.1 與同類工程圍護對比

對虹橋商務區(qū)核心區(qū)一期10個地塊的圍護體系進行統(tǒng)計整理，除了虹橋08地塊嘗試“鉆孔灌注樁＋三軸水泥土攪拌樁”的圍護形式外，其余均采用地下連續(xù)墻作為圍護體系。剛度相對薄弱的支護體系在工程進度、工程造價方面具有明顯優(yōu)勢，但施工過程變形控制要求高。

2.1.2 圍護薄弱點分析

1）薄弱點1：預留管溝通道施工。主體結構北側完成后需與能源管溝進行連通。能源管溝與主體結構之間，除原有基坑主體結構圍護形式以外，還增加了拉森鋼板樁進行圍護分隔，樁長21.0 m（圖2）。

圖2 薄弱點1局部

2）薄弱點2：預留人行通道施工。主體結構北側、西側、東側將與人行通道相連。人行通道與主體結構之間，除原有基坑主體結構圍護形式以外，還增加了SMW工法樁進行圍護分隔，樁長26.0 m（圖3）。

圖3 薄弱點2局部

2.2 基坑與虹橋火車站下沉廣場部分重疊，施工工況復雜

基坑擋土墻東側為虹橋火車站敞開式地下車庫，車庫上部結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，基礎結構形式采用樁筏基礎，主體結構樁基為長42 m灌注樁。該擋土墻基坑內(nèi)側采用重力壩圍護，項目實施需先鑿除現(xiàn)有擋土墻，后施工本項目地下室結構，施工工況復雜。

2.3 地理環(huán)境特殊，政治影響大，社會關注度高

基坑位于虹橋商務區(qū)核心區(qū)地塊，虹橋商務區(qū)是上?！笆濉逼陂g重點發(fā)展區(qū)域，是帶動上海經(jīng)濟發(fā)展方式轉型、促進城市空間布局調(diào)整的重大戰(zhàn)略決策，工程的社會關注度高。

3 施工總體技術路線

3.1 基坑變形控制

1）按照“時空效應”，做到“分層、分塊、對稱、平衡、限時”開挖土方。

2）土方開挖與基坑支撐實行交叉搭接流水施工，加快出土，縮短基坑無支撐暴露時間。

3）堅持“按需降水”原則，采用信息化監(jiān)測措施，確保施工安全。

4）制訂完備的基坑變形控制應急預案。

3.2 下沉式廣場工序搭接

1）下沉式廣場圍護施工采用“咬合樁＋旋噴樁”的形式。

2）基坑東南側高底落差處的咬合樁施工需搭設鋼平臺施工，消除標高差異。

4 弱剛度圍護條件的基坑變形控制

4.1 土方分區(qū)施工

4.1.1 施工棧橋優(yōu)化

考慮到流水施工時將遇到混凝土澆搗與土方開挖同時作業(yè)，棧橋的寬度將大大制約出土的效率。原設計第1道混凝土支撐角撐僅基坑西北角設置棧橋，其他角撐均未設置棧橋，造成基坑未設置棧橋角的土方全部要靠小挖機多次翻轉，很大程度上降低了挖機挖土的效率，為此，我們對棧橋布置進行了優(yōu)化（圖4）。

圖4 棧橋優(yōu)化后平面布置

4.1.2 土方開挖施工

鑒于本工程占地面積較大的特點，設計工況為整個基坑分為西坑和東坑，為有效控制基坑及周邊環(huán)境安全，西坑進一步劃分為4個區(qū)域，東坑劃分為3個區(qū)域。總體平面開挖方式采用盆式開挖“先中后邊”，分區(qū)、分層開挖。

西區(qū)基坑首先施工中心區(qū)域（①區(qū)），最快時間形成混凝土直撐。隨后進行②區(qū)、③區(qū)的土方開挖并最短時間內(nèi)形成對撐。最后同步開挖4個邊角區(qū)域的土方（④區(qū)），形成角撐。當西區(qū)B1層結構樓板強度達到70%后進行東區(qū)基坑第2皮土方開挖。東區(qū)基坑首先施工中心區(qū)域（⑤區(qū)），最快時間形成東西向直撐及南北向部分直撐。隨后進行⑥區(qū)的土方開挖并最短時間內(nèi)形成南北向對撐及基坑東北角角撐。最后同步開挖西北邊角及西南邊角區(qū)域的土方（⑦區(qū)），形成角撐（圖5）。

4.2 深基坑降水控制

本工程原設計按照每250 m2布置1口疏干井，在進行地質(zhì)條件及降水試驗結果分析后，決定按照每200 m2設計1口疏干井，共設計142口（其中西區(qū)92口，東區(qū)50口）。

在施工過程中嚴格執(zhí)行按需降水的原則，嚴禁超降水，本著綠色環(huán)保的原則，不僅需少降承壓水而且需少降潛水，整個施工過程共降潛水4 062.71 m3。

圖5 土方分區(qū)開挖流程

4.3 應急預案

以“安全第一，預防為主”為指導方針，遵循“保護人員安全優(yōu)先、保護環(huán)境優(yōu)先、防止和控制優(yōu)先”的原則，建立了事故應急領導小組及事故應急工作小組，明確人員職責和分工，制訂了專項應急預案，以應對各種險情。

5 與下沉式廣場搭接部位的專有技術

5.1 總體施工思路

西廣場擋墻與圍護體結構相交，交點處圍護體施工前擋墻不可拆除。經(jīng)對比，咬合樁集清障、圍護、止水于一體，是一種比較經(jīng)濟、合理、安全的方案。具體施工工序如下[3-4]：

1）卸除擋土墻墻后部分土體。

2）鑿除擋土墻斜撐。

3）搭設鋼平臺施工擋土墻南北節(jié)點處咬合樁，并開槽施工西交通廣場內(nèi)鉆孔灌注樁。

4）施工頂圈梁與西廣場底板相連。

5）基坑開挖至坑底，施工主體結構地下室。

5.2 地下障礙物處理

1）預制方樁：圍護樁施工時避開預制方樁。

2）西交通廣場地下工程樁：西交通廣場內(nèi)圍護樁施工空間狹小，原有工程樁樁徑700 mm，樁長42 m，滿足圍護體計算要求，可利用已有的地下工程樁作為圍護樁。

5.3 關鍵節(jié)點處理

擋墻內(nèi)側有大量的地下障礙物，兩端擋墻節(jié)點處采用φ1 000 mm@800 mm咬合樁，擋墻內(nèi)側及擋墻處咬合樁樁頂標高－2.85 m，樁長29 m；西交通廣場內(nèi)咬合樁樁頂標高－10.58 m，樁長15m（圖6～圖8）。

圖6 西交通廣場平面

圖7 角點1節(jié)點

圖8 角點2節(jié)點

5.4 咬合樁施工

5.4.1 咬合樁設計概況

原虹橋交通樞紐西交通廣場施工時的圍護結構位于本地塊內(nèi)，在本地塊內(nèi)遺留有高10 m的擋土墻、斜撐、舊樁基、重力壩加固及基礎底板等。而本工程的部分圍護結構位于已施工完成的擋墻與西交通廣場車庫之間（地面以下10 m區(qū)域），主要為咬合樁。其中咬合樁共134根，采用φ1 000 mm@800 mm，樁長15 m（落深處）、22.63 m（地面處）。

5.4.2 咬合樁施工難點分析及對策

1）西交通廣場底板破除難度大。西交通廣場側的基礎厚度為1.25 m，與西交通廣場停車庫交界處的厚度達2.15 m（其中鋼筋混凝土底板厚度1.10 m，斜邊三角形素混凝土厚度0.90 m，素混凝土墊層厚度0.15 m），在施工前必須先進行破除，擋土墻高達10 m，且承擔了與擋墻間的傳力作用，因此施工時需根據(jù)設計要求及地下水的實際情況確定破除深度（圖9）。

2）高低落差處咬合樁施工平臺要求高。在擋墻高低落差處的咬合樁必須搭設鋼平臺進行施工，由于雙套管全螺旋回轉鉆機（CD機）的自重大，加上鋼平臺的自重等，綜合計算鋼平臺的承載能力必須大于130 t，因此對于鋼平臺的設計與施工均要求極高，鋼平臺的設計必須經(jīng)過設計單位的核算。

圖9 火車站西交通廣場與基坑東側關系剖面

3）咬合樁施工難度極大[5]。

① 為縮短施工工期，同時考慮到對周邊環(huán)境的影響，破除底板時不能有較大的振動，選用引孔機引孔，在需要破除部位的底板兩側引孔，將底板分塊后采用鎬頭機破除。

② 根據(jù)施工圖紙與現(xiàn)場實際情況，12根咬合樁位于地面與坑內(nèi)的高差交錯區(qū)域，施工前必須先搭設鋼平臺，然后在鋼平臺上進行咬合樁的施工。鋼平臺的承載力、剛度和強度均必須經(jīng)過驗算，確定滿足要求后才能具體實施，確保施工安全。

6 結語

剛度相對薄弱的支護體系在工程進度、工程造價方面具有明顯優(yōu)勢，但施工過程變形控制要求高，土方工程、降水工程、結構工程均是對周邊帶來較大變形的影響因素。在施工過程中，采用合理的基坑變形控制技術尤為關鍵，本工程結合項目特點，采用“鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁”的圍護形式，局部區(qū)域采用“咬合樁＋旋噴樁”的圍護形式，不僅確保了基坑圍護的安全，也加快了工程進度，節(jié)約了工程造價，對今后類似工程基坑施工具有一定的借鑒意義。