苗延飛

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

近年來，隨著我國城市化建設(shè)的發(fā)展，住房困難、用地緊張和交通堵塞等問題日益突出，城市建筑、交通基礎(chǔ)設(shè)施和地下空間的開發(fā)利用日新月異。在國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)，為緩解交通壓力、提升區(qū)域功能，市政路網(wǎng)不斷進(jìn)行擴(kuò)張和改造，修建了大量地下交通設(shè)施，如地鐵車站和區(qū)間隧道、大型地下通道、地下綜合管廊等。隨著地下設(shè)施的規(guī)模越來越大、開挖深度越來越深，施工范圍內(nèi)的市政管線和交通線路也越來越密集，尤其在沿海、沿江軟土地區(qū)，地下水量豐富，地質(zhì)條件差，如何實(shí)現(xiàn)工程主體的安全建造、降低周邊建（構(gòu)）筑物的施工影響、保障居民的正常生活成為在軟土地區(qū)密集城市環(huán)境中進(jìn)行市政工程建設(shè)的重難點(diǎn)。

1 工程概況

上海市中山南路地下通道工程位于外灘金融集聚帶南外灘地區(qū)，北起復(fù)興東路，與外灘隧道隔路相對，南至?xí)^碼頭街，接南浦大橋。工程對地下空間進(jìn)行綜合開發(fā)利用，包括地下通道、地下空間、地面道路、排水工程4部分建設(shè)內(nèi)容。

1.1 地下通道概況

地下通道工程沿中山南路地面道路展線，北起白渡路，在毛家園路前入地，向南延伸下穿新碼頭街及王家碼頭街，過董家渡路口后爬出，全長約950 m（圖1）。

圖1 工程平面位置

工程主體橫向自西向東可劃分為西側(cè)出入口、路中幅地下通道及其上方地下空間、路東幅地下空間及出入口3部分（圖2）。

圖2 工程主體橫斷面示意

路中幅地下通道為雙向四車道，總寬度約20 m，北側(cè)敞開段長約115 m，南側(cè)敞開段長約100 m，暗埋段長約735 m，結(jié)構(gòu)底板埋深0.658～14.491 m。其中，公義碼頭街至新碼頭街區(qū)段約380 m范圍內(nèi)通道布置于地下2層，地下1層用于地下空間開發(fā)（圖3）。地下空間開發(fā)段凈寬33.8 m，凈高4.6 m，結(jié)構(gòu)底板埋深約9.052 m，二期建設(shè)時采用點(diǎn)接形式與道路西側(cè)董家渡地塊聯(lián)系，采用面接形式與道路東側(cè)復(fù)興地塊聯(lián)系。

圖3 地下通道縱斷面

1.2 環(huán)境情況

本工程所下伏的中山南路為現(xiàn)狀城市主干道，周邊環(huán)境復(fù)雜，道路兩側(cè)建（構(gòu)）筑物及道路下方市政管線眾多。

部分房屋建筑、地面設(shè)施正在進(jìn)行拆除或搬遷工作，但施工期間影響范圍內(nèi)仍有多棟淺基礎(chǔ)商鋪及高層辦公樓保留。

同時，沿道路縱向及橫向分布有大量管線，包括合流管、壓力管等生命線工程，需結(jié)合施工組織及規(guī)劃管位搬遷改排或原位保護(hù)。

總體而言，場地周邊環(huán)境復(fù)雜，敏感建（構(gòu)）筑物密集，保護(hù)要求很高。

1.3 地質(zhì)條件

擬建場地地基土屬第四紀(jì)晚更新世至全新世沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土和砂土組成，為上海地區(qū)常見的濱海平原軟土地層[1]。場地內(nèi)古河道沉積區(qū)與正常沉積區(qū)交替分布，淺部缺失②層硬殼層，沉積有厚達(dá)10 m左右的粉土層（江灘土），中部受古河道切割影響，地層起伏較大，局部區(qū)段缺失⑥層硬土，相應(yīng)⑤3層較厚。

本工程沿線地下水主要有賦存于淺部土層中的潛水，以及賦存于⑦層中的承壓水。同時，工程鄰近黃浦江，場地淺部的厚層江灘土是地表水和地下水良好的聯(lián)絡(luò)通道。

2 工程重難點(diǎn)分析

1）本工程地下通道屬于軟土地區(qū)復(fù)雜城市環(huán)境中的狹長形深基坑工程，開挖期間周邊多為淺基礎(chǔ)房屋和大型市政管網(wǎng)，對基坑變形和地下水位控制較為嚴(yán)格；工程沿線江灘土較厚（最大層厚15 m），砂性重、透水性強(qiáng)，且場地鄰近黃浦江，圍護(hù)隔水可靠成為安全施工的關(guān)鍵；此外，工程工期緊張，基坑圍護(hù)選型需在滿足擋土止水功能的同時兼顧施工的便捷性。

2）地下通道工程全長約1 250 m，建設(shè)用地面積約99 000 m2，總建筑面積約34 150 m2，工程范圍廣，沿線敏感建（構(gòu)）筑物密集，施工及保護(hù)要求均較高。在基坑開挖及工程實(shí)施過程中需充分考慮飽和軟土的時空效應(yīng)原理[2]，選擇適合的分區(qū)方案與施工順序，嚴(yán)格控制每步開挖卸荷產(chǎn)生的變形量，方能達(dá)到本體和環(huán)境雙安全的目的。

3）中山南路（復(fù)興東路—董家渡路）路段為城市主干道，包括雙向8條機(jī)動車道，兩側(cè)另有2條公交專用道，紅線寬度50 m，道路的服務(wù)水平較高。工程施工期間，建設(shè)單位要求保證該地區(qū)的車輛正常通行能力無明顯下降，而局部區(qū)段由于結(jié)構(gòu)外擴(kuò)進(jìn)一步擠壓了通行空間，如何科學(xué)、合理地進(jìn)行各個施工階段的交通組織是工程策劃的一大難點(diǎn)。

4）本工程地處城市中心區(qū)，沿線分布有大量市政公用管線，距離近、類型多、管位緊張，且大部分市政管線的現(xiàn)狀位置直接影響到本工程主體的實(shí)施。在正式施工前，本工程中山南路區(qū)域內(nèi)市政管線的搬遷及恢復(fù)應(yīng)做重點(diǎn)的考慮，避免對該地區(qū)的正常生活造成影響。

3 關(guān)鍵技術(shù)及策劃研究

3.1 基坑圍護(hù)選型

地下通道工程主體總長約950 m，寬19～32 m，屬于狹長型深基坑工程；中部暗埋段開挖深度4.25～14.49 m，南北敞開段開挖深度0.66～4.25 m，變化范圍大?；游挥诔菂^(qū)主干道下方，施工期間周邊房屋建筑和市政管線密集，變形控制嚴(yán)格、保護(hù)要求較高；且明挖期間仍需承擔(dān)兩側(cè)車輛通行及管線運(yùn)營的社會功能，可用施工空間有限。根據(jù)本工程基坑自身特點(diǎn)，圍護(hù)方案選型應(yīng)在確保安全的前提下，結(jié)合不同區(qū)段的開挖深度、周邊環(huán)境與地質(zhì)條件，分段采用合理的支護(hù)體系，同時兼顧施工的可行性和便捷性。

根據(jù)上海市工程經(jīng)驗，開挖深度3～7 m的基坑可選用的圍護(hù)方案有放坡開挖、水泥土重力式擋墻、鋼板樁等。其中放坡開挖施工最為便捷，但對場地空間條件有一定要求，適用于本基坑敞開段頂部區(qū)域；水泥土重力式擋墻可敞開式挖土，但需占用一定寬度的場地空間，適用于敞開段大部分區(qū)域；鋼板樁需結(jié)合內(nèi)支撐使用，相對繁瑣，且打拔施工擾動大，不利于環(huán)境保護(hù)。開挖深度8～12 m的基坑多選用SMW工法樁或鉆孔灌注樁排樁結(jié)合內(nèi)支撐體系，變形控制能力均較好，其中SMW工法樁占地小，形式靈活多變，能滿足暗埋段大部分區(qū)域的擋土及隔水要求，且養(yǎng)護(hù)時間短，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。開挖深度在12～15 m的基坑可選用鉆孔灌注樁排樁或地下連續(xù)墻結(jié)合內(nèi)支撐體系等，其中地下連續(xù)墻圍護(hù)相對剛度大，對變形控制能力強(qiáng)，能最大程度降低最大挖深區(qū)域開挖對周圍環(huán)境的影響，確保安全。

綜合以上分析，最終確定本基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型如表1所示。

此外，在基坑不同圍護(hù)形式的轉(zhuǎn)換過渡位置，采用高壓旋噴樁等加強(qiáng)措施，使整個圍護(hù)體系的隔水完整性得到了一定的補(bǔ)強(qiáng)。

在板撐式支護(hù)區(qū)段，根據(jù)基坑開挖深度的不同，沿坑內(nèi)豎向設(shè)置1～4道水平對撐。為加強(qiáng)基坑的整體性，首道支撐體系選用了鋼筋混凝土支撐；第2～第4道為φ609 mm×16 mm鋼管撐，拆裝快速，施工便捷。同時，為滿足施工交通便道需要，在圍護(hù)墻頂部設(shè)置縱向現(xiàn)澆鋼筋混凝土棧橋，并間隔設(shè)置橫向棧橋。基坑根據(jù)支撐受力要求及豎向棧橋板布置設(shè)置格構(gòu)柱樁作為豎向承力體系。

表1 基坑圍護(hù)選型匯總表

3.2 開挖支護(hù)技術(shù)

根據(jù)施工總體籌劃，本工程主要分為三個區(qū)段按兩期先后實(shí)施：A區(qū)為一期路中幅地下通道及地下空間，B1區(qū)為二期地下空間西側(cè)出入口，B2區(qū)為二期路東幅地下空間區(qū)域。

A區(qū)先期實(shí)施，B1、B2區(qū)后期實(shí)施。以下主要對A區(qū)主體工程的基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.2.1 分區(qū)支護(hù)技術(shù)

本工程地下通道屬于典型的狹長形深基坑，具有深層土體滑移帶無法形成[3]，施工影響范圍較小的優(yōu)點(diǎn)；但由于基坑挖深較大，長邊尺寸超長，又呈現(xiàn)側(cè)向總變形量偏大的特點(diǎn)。

為控制基坑開挖對周邊環(huán)境的影響，施工期間沿通道縱向在新碼頭街、王家碼頭街以及董家渡路設(shè)置了3處臨時封堵墻，將長基坑劃分為若干短基坑分段施工，從而大幅減少由于長邊效應(yīng)引起的基坑側(cè)向變形?；泳唧w施工順序為（圖4）：A2區(qū)先期施工，待A2區(qū)結(jié)構(gòu)施工完成后，A1、A3區(qū)同步施工，最后施工A4區(qū)。施工中還需注意協(xié)調(diào)分期墻拆除與永久結(jié)構(gòu)封閉施工的時間節(jié)點(diǎn)，確保各分區(qū)永久結(jié)構(gòu)的整體工作性能。

圖4 基坑分區(qū)示意

3.2.2 土方開挖技術(shù)

結(jié)合基坑規(guī)模和支護(hù)體系特點(diǎn)，本工程土方開挖采用斜面分層分段[4]的方法：縱向分段長度不超過25 m，每段開挖中又分層、分小段，每小段長度6～8 m，每層厚度按支撐豎向間距確定，原則上控制在3.5 m以內(nèi)，每小段開挖和支撐形成時間不超過16 h。為保證斜面分層分段邊坡穩(wěn)定，斜面縱向總坡度不大于1∶3，各級土方邊坡坡度不應(yīng)大于1∶1.5，各級邊坡平臺寬度3 m。開挖至坑底最后一皮土?xí)r，抽條挖土間隔、對稱進(jìn)行，每一抽條寬度均為3 m；抽條土挖除后即隨挖隨澆筑混凝土墊層，必須在見底后24 h內(nèi)完成；在基礎(chǔ)底板形成以后，方可繼續(xù)進(jìn)行相鄰縱向邊坡的開挖。

3.3 交通組織策劃

3.3.1 總體策劃

根據(jù)建設(shè)單位要求，在本工程中山南路施工期間，要求確保雙向6車道正常通行能力，同時保證董家渡路、王家碼頭街、白渡路等橫向道路的正常通行能力。結(jié)合本工程施工籌劃，現(xiàn)場交通組織原則上分3個階段實(shí)施：

1）第1階段：道路兩側(cè)管線搬遷及新建便道，施工期間交通翻交至中央通行。

2）第2階段：地下通道主體結(jié)構(gòu)施工，施工期間交通翻交至原道路兩側(cè)便道通行。

3）第3階段：地下空間施工，施工期間中山南路翻交至原道路西側(cè)通行。

在上述施工階段中，第1階段對現(xiàn)狀的交通設(shè)施及車道位置改變不大，且施工周期較短；第3階段實(shí)施時地下通道部分已基本達(dá)到通車條件，地上部分除地下空間范圍外已基本實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃道路的通行能力；故需重點(diǎn)對第2階段的現(xiàn)場交通組織進(jìn)行深入研究。

3.3.2 主線道路界線調(diào)整

在公義碼頭街至董家渡路區(qū)段內(nèi)，設(shè)計考慮滿足通道交通線型等要求，對通道實(shí)行了局部結(jié)構(gòu)外擴(kuò)設(shè)，造成基坑兩側(cè)的距離減小，部分位置小于9 m（圖5）。在不考慮地下通道分幅施工的前提下，僅能按施工階段兩側(cè)雙向4車道及人行道進(jìn)行配置，存在較大的問題；如采用分幅施工，整個地下通道的施工周期將會被拉長，進(jìn)而造成中山南路道路服務(wù)水平下降持續(xù)時間延長，不利于該區(qū)域內(nèi)的交通綜合組織及疏導(dǎo)。故擬對該區(qū)段采取道路界線調(diào)整措施。

圖5 公義碼頭街至董家渡路區(qū)段示意

在地下通道工程實(shí)施前，我們對該區(qū)段做了重點(diǎn)的排摸及踏勘。通過與地塊所屬單位溝通協(xié)調(diào)，最終確定利用周邊地塊項目規(guī)劃及尚未動工之際，借用部分地塊場地臨時作為翻交道路的場地，在施工圍場的兩側(cè)至道路紅線或借地界線位置分別布置單向?qū)?2 m的3車道及人行道，滿足了中山南路全線寬24 m交通道路設(shè)施布置的需求。

3.3.3 橫向道路交通疏導(dǎo)

本通道工程沿線有多條具備人員及車輛穿行條件的次支道路與中山南路相交，相交道路受施工影響部分路口無法維持現(xiàn)狀通行條件。根據(jù)相關(guān)道路交通流量調(diào)查，復(fù)興東路、白渡路車輛流量最高，需保留車輛及行人過路通行；董家渡路及王家碼頭路車輛通行需求偏低，通過外馬路或中山南路繞行掉頭能夠滿足其出行需求；根據(jù)現(xiàn)狀沿線企事業(yè)單位及居民的實(shí)際出行需求，交通組織考慮在新碼頭街增設(shè)行人過街通道，以滿足沿線行人過街需求。

3.4 管線遷改策劃

3.4.1 總體策劃

根據(jù)管線物探報告，本工程所處中山南路區(qū)段內(nèi)存在電力、信息、給水、煤氣、排水等大量市政公用管線。在實(shí)施期間，所有的市政管線需配合主體工程的籌劃安排分別進(jìn)行遷改施工，原則上分3個階段進(jìn)行：

1）第1階段：將中幅影響地下通道基坑施工范圍內(nèi)管線向兩側(cè)進(jìn)行搬遷，非影響范圍內(nèi)的管線原則上不做搬遷處理。影響范圍的管線優(yōu)先結(jié)合永久規(guī)劃管位一次性實(shí)施到位，其余按臨時搬遷處理。

2）第2階段：地下通道頂板已完成，將原搬遷至道路兩側(cè)的所有管線回搬至中幅已完成的地下室頂板位置，騰出施工空間讓地下通道兩側(cè)的地下空間及出入口實(shí)施。大部分回搬的管線可按規(guī)劃永久管位實(shí)施。

3）第3階段：地下空間及出入口的頂板均已完成，管線搬遷主要將原未按規(guī)劃位置的管線進(jìn)行永久就位。至此，該地區(qū)市政配套管線就位工作全部完成。

3.4.2 二次搬遷管線方案優(yōu)化

根據(jù)綜合管線規(guī)劃設(shè)計，本通道工程東西兩側(cè)范圍內(nèi)的一些地下管線需在臨搬一次后，再次搬遷至永久管位。為盡量減少重復(fù)搬遷，降低工程造價，對該類管線的遷改方案進(jìn)行了重點(diǎn)研究。

在上述管線中，給水、燃?xì)夤芫€等因其施工工藝決定，在臨時搬遷實(shí)施時，可根據(jù)實(shí)際長度直接進(jìn)行改排施工。電信管線及其檢查井和排管亦可同樣按需搬遷，但電信排管內(nèi)的所有線纜的改排工作需按每根電信線纜起始端點(diǎn)的位置進(jìn)行全線搬遷及割接，割接的長度普遍大于2 km，費(fèi)用較高。

后經(jīng)電信管線的實(shí)際占用量及用戶需求調(diào)查，并與管線權(quán)屬單位及相關(guān)規(guī)劃部門協(xié)商，最終確定電信管線的40孔永久管位調(diào)整為道路西側(cè)24孔、東側(cè)16孔排管方案。在臨時搬遷階段可按16～24孔的數(shù)量統(tǒng)一布置在道路西側(cè)，東側(cè)的用戶通過中山南路白渡路以北過路管繞行至外馬路進(jìn)行連接，待東側(cè)地下空間地下室頂板施工完成后直接按規(guī)劃的16孔排管進(jìn)行實(shí)施，施工期間不再設(shè)置。如此，在整個地下空間實(shí)施期間就減少了一次電信管線的搬遷施工，在總工期方面直接縮短了排管及割接的時間3個月，且工程建設(shè)開發(fā)總費(fèi)用減少了1 300萬元左右，實(shí)現(xiàn)了總工期及總費(fèi)用的雙控。

3.4.3 橫向過路管線遷改方案

中山南路上橫向過路管線頗多，涉及給水、電力、電信、信息、燃?xì)獾雀鲗I(yè)，影響通道主體及地下空間的正常施工，且部分管線不存在臨時廢除的可能性，必須采取處理措施。

結(jié)合總體施工方案，本工程在中山南路3條橫向道路位置設(shè)置了3處臨時分隔墻，其中考慮新碼頭街及董家渡路位置的2處分隔墻作為管線過路位置的臨時分割，按兩側(cè)基坑分階段進(jìn)行實(shí)施。

在各區(qū)段主體基坑及圍護(hù)實(shí)施前，所有橫向過路公用管線必須完成搬遷。在基坑圍護(hù)及主體實(shí)施階段，所有橫向過路管線臨時過路的位置為白渡路路口以北、利川碼頭街路口以南，新碼頭街及董家渡路分隔墻位置。如管線在分隔墻位置過路，其管線臨時就位的管位設(shè)于分隔墻未施工的一側(cè)。

4 結(jié)語

中山南路地下通道工程是結(jié)合基坑工程、地下通道、地下空間開發(fā)為一體的綜合性市政項目，通過細(xì)致周密的方案策劃和施工技術(shù)研究，目前本工程的主體結(jié)構(gòu)得到了成功的實(shí)施，采取的關(guān)鍵技術(shù)措施也得到了理想的效果。實(shí)踐證明，在項目實(shí)施前進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、全面的工程策劃，制訂總體技術(shù)路線指導(dǎo)施工，并在實(shí)施過程中根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況不斷優(yōu)化和完善技術(shù)方案，能夠確保建設(shè)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。本工程的建設(shè)經(jīng)驗為軟土地區(qū)密集城市環(huán)境中市政通道工程的策劃管理和安全實(shí)施提供了有益的借鑒與參考。