徐一博

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市核心區(qū)域的建筑逐漸進(jìn)入更新?lián)Q代的階段。在城市已建成地鐵附近的建設(shè)工程不斷增加，導(dǎo)致諸多建筑工程鄰近、緊貼地鐵區(qū)間，甚至位于地鐵區(qū)間的正上方。位于地鐵正上方的工程，對(duì)建筑施工單位提出了巨大的考驗(yàn)。在該類(lèi)工程施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制開(kāi)挖、施工速度，并且嚴(yán)格控制基坑、地鐵的變形[1-6]。本文以上海市靜安大中里46號(hào)地塊項(xiàng)目為例，研究跨越運(yùn)營(yíng)地鐵上方的淺基坑工程快速施工技術(shù)，以期為今后類(lèi)似工程提供借鑒。

1 工程概況

上海市靜安大中里46號(hào)地塊項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“46號(hào)地塊”）基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè)分別為青海路和吳江路，基坑北側(cè)為南京西路，西側(cè)為石門(mén)一路，場(chǎng)地內(nèi)擬建1層和3層的休閑商業(yè)廣場(chǎng)（含劇院），總建筑面積58 460 m2，無(wú)地下室。1層建筑范圍采用天然地基基礎(chǔ)，3層建筑范圍均采用灌注樁基礎(chǔ)。46號(hào)地塊位于上海軌道交通2號(hào)線(xiàn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“軌交2號(hào)線(xiàn)”）隧道正上方，運(yùn)營(yíng)中的軌交2號(hào)線(xiàn)隧道從場(chǎng)地東西方向穿越基坑，隧道頂距離基坑底板4.0～5.0 m（圖1）。區(qū)間隧道直徑6.2 m，管壁厚度350 mm，隧道頂埋深約9.0 m，位于基坑下方的區(qū)間隧道長(zhǎng)約100 m。

圖1 46號(hào)地塊建筑與軌交2號(hào)線(xiàn)位置示意

2 運(yùn)營(yíng)地鐵上方淺基坑開(kāi)挖

46號(hào)地塊位于運(yùn)營(yíng)中的軌交2號(hào)線(xiàn)的正上方，因此在施工過(guò)程中，對(duì)基坑變形控制的要求極高。地鐵監(jiān)護(hù)方要求，基坑范圍內(nèi)墻體最大水平位移不超過(guò)12 mm，坑外最大地表沉降不超過(guò)10 mm，同時(shí)坑底最大隆起不超過(guò)10 mm。根據(jù)周邊環(huán)境保護(hù)要求以及基坑開(kāi)挖深度，46號(hào)地塊基坑安全等級(jí)為三級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí)，如何實(shí)現(xiàn)地鐵上方淺基坑工程的快速施工是46號(hào)地塊基坑變形控制的關(guān)鍵。

46號(hào)地塊基坑面積約為4 300 m2，針對(duì)地鐵監(jiān)護(hù)方7 h完成從開(kāi)挖至混凝土澆筑的要求，需對(duì)整個(gè)基坑進(jìn)行分塊，難點(diǎn)在于確定基坑的分塊原則。同時(shí)，46號(hào)地塊下方為運(yùn)營(yíng)中的軌交2號(hào)線(xiàn)，對(duì)地鐵的保護(hù)要求較高，因此采用了坑內(nèi)土體全加固的方式。在土體加固施工期間，土體加固的水泥摻量達(dá)到了土體總質(zhì)量的42%，如何對(duì)高度加固的土體進(jìn)行合理有效的開(kāi)挖也是難點(diǎn)之一。

2.1基坑挖土分塊的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

46號(hào)地塊面積按照開(kāi)挖深度分為2個(gè)分區(qū)：深基礎(chǔ)范圍（A區(qū)）基坑開(kāi)挖深度3.95～4.55 m，面積約3 810 m2，采用明挖順作施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ850 mm的SMW工法樁，內(nèi)插H型鋼（隔一插一）；淺基礎(chǔ)范圍（B區(qū)）基礎(chǔ)面積約350 m2，開(kāi)挖深度1.55 m，采用放坡開(kāi)挖，放坡坡度控制在1∶1。B區(qū)挖深較淺，對(duì)下臥隧道影響較小，原設(shè)計(jì)方案考慮B區(qū)后作，但因場(chǎng)地狹窄，先施工B區(qū)可為A區(qū)施工提供必要的施工場(chǎng)地。B區(qū)根據(jù)設(shè)計(jì)挖土分塊劃分為6個(gè)區(qū)域先行施工，每個(gè)挖土分塊面積約為60 m2（圖2），順序挖土并施工結(jié)構(gòu)底板，至西側(cè)SMW圍護(hù)樁時(shí)，底板與其留置一段距離并設(shè)置傳力帶以確保水平力可靠傳遞。待A區(qū)底板結(jié)構(gòu)完成后拆除部分圍護(hù)樁，再補(bǔ)最后一段底板。

圖2 B區(qū)挖土及底板分塊流程

A區(qū)單塊從挖土至底板澆筑完成原則上應(yīng)控制在7 h以?xún)?nèi)，但原挖土分塊設(shè)計(jì)面積均為100 m2左右，導(dǎo)致單塊施工時(shí)間為10 h左右，對(duì)地鐵隆沉變形控制極為不利。同時(shí)，原對(duì)撐區(qū)域挖土順序不利于對(duì)撐的及時(shí)形成。因此，在與設(shè)計(jì)單位協(xié)調(diào)后，將A區(qū)基坑按照非運(yùn)營(yíng)中地鐵正上方、運(yùn)營(yíng)中地鐵正上方的不同要求進(jìn)行優(yōu)化分區(qū)，并且確保每塊底板均與2根工程樁相連：

1）先施工運(yùn)營(yíng)隧道正上方分塊，再施工非運(yùn)營(yíng)隧道正上方分塊。

2）位于隧道正上方的每分塊底板施工時(shí)，兩端須與工程樁連接，共同抵抗隧道的上浮。在門(mén)式結(jié)構(gòu)形成前，應(yīng)有必要的壓重措施預(yù)防地鐵上浮，一般考慮采用砂袋壓重，預(yù)先放置于現(xiàn)場(chǎng)。

3）分塊應(yīng)便于及時(shí)形成對(duì)撐及斜拋撐，單塊隧道上方分塊面積不大于60 m2。

2.2基于分塊開(kāi)挖快速施工的場(chǎng)地布置優(yōu)化

在原施工方案中，開(kāi)挖流程為先A區(qū)后B區(qū)，場(chǎng)地出入口開(kāi)設(shè)在B區(qū)兩側(cè)，南北向各分布1個(gè)，較影響場(chǎng)內(nèi)通行及場(chǎng)地利用效率，因此在分塊調(diào)整后，優(yōu)先施工B區(qū)，在B區(qū)底板完成后施工A區(qū)。

整體施工場(chǎng)地布置根據(jù)A區(qū)優(yōu)化后的基坑分塊進(jìn)行，在分塊調(diào)整后，A區(qū)基坑整體施工順序自西向東進(jìn)行，且先施工完成的B區(qū)作為對(duì)撐區(qū)域施工階段的鋼筋籠預(yù)制場(chǎng)地，同時(shí)在拋撐區(qū)域南側(cè)暫借吳江路部分道路充當(dāng)材料堆場(chǎng)。為便于通行，將場(chǎng)地出入口調(diào)整為東西向各1個(gè)，以滿(mǎn)足基坑快速施工的場(chǎng)地面積和車(chē)輛通行要求。

2.3淺基坑開(kāi)挖的施工工藝

基坑施工須在地鐵停運(yùn)后，在地鐵監(jiān)護(hù)部門(mén)指定的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行施工，各分塊從土方開(kāi)挖到澆筑完畢須控制在7 h內(nèi)（每天23時(shí)至次日6時(shí)）。根據(jù)快速施工要求，確定46號(hào)地塊基本施工流程如下：鋼筋籠預(yù)制→土體開(kāi)挖→樁頭鑿除→墊層鋪設(shè)→預(yù)制鋼筋籠吊裝→模板及預(yù)留鋼筋綁扎、預(yù)埋螺栓放置→混凝土澆筑。

在土方開(kāi)挖階段，安排2臺(tái)挖機(jī)進(jìn)入工作面，每臺(tái)挖土機(jī)械每小時(shí)挖土不小于35 m3，控制在3 h內(nèi)完成土方開(kāi)挖。開(kāi)挖施工時(shí)，各開(kāi)挖區(qū)的邊界采用3∶1放坡開(kāi)挖。

土方開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行樁頭鑿除。開(kāi)挖前根據(jù)合理分塊原則，將每分塊內(nèi)的工程樁控制在3～5根。開(kāi)挖后根據(jù)挖土進(jìn)度和施工操作面及時(shí)安排人工打鑿，鑿樁控制在2 h內(nèi)完成。在樁頭處理完成后，立刻進(jìn)行小應(yīng)變施工，判斷此樁非三、四類(lèi)樁后，即可進(jìn)行后續(xù)工序施工。

鋼筋綁扎完成、驗(yàn)收完畢后，立即安排混凝土澆筑。運(yùn)營(yíng)地鐵隧道正上方每分塊底板混凝土量控制在65 m3，將安排2臺(tái)汽車(chē)泵澆筑，約1 h完成。為節(jié)省時(shí)間，汽車(chē)泵預(yù)先停于現(xiàn)場(chǎng)就位，混凝土車(chē)輛預(yù)先安排發(fā)車(chē)，確保及時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑。

3 基于微變形控制要求的基坑對(duì)撐

46號(hào)地塊下方為運(yùn)營(yíng)中的軌交2號(hào)線(xiàn)區(qū)間隧道，對(duì)基坑支撐軸力控制精度要求較高，對(duì)撐區(qū)域采用鋼支撐軸力自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)控制變形。

為加快施工速度，鋼支撐先在地面上預(yù)拼裝到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度后采用整體四點(diǎn)起吊，并在校正鋼支撐兩個(gè)端頭后安裝液壓變形調(diào)整系統(tǒng)。在鋼支撐拆除階段，拆除單根支撐桿時(shí)，先釋放支撐應(yīng)力，松開(kāi)活絡(luò)端，然后從兩端往中間方向分段拆，以?xún)蓚€(gè)豎向支承點(diǎn)之間的桿件為一段，拆卸下法蘭連接螺栓，然后將該段吊出基坑。

4 地鐵上方混凝土結(jié)構(gòu)快速施工

按照地鐵監(jiān)護(hù)方的要求，需在7 h內(nèi)完成從土體開(kāi)挖至混凝土澆筑的步序，對(duì)施工效率要求較高。為此，結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況，46號(hào)項(xiàng)目專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了同環(huán)境，同規(guī)模，同工藝的單塊基礎(chǔ)“單塊非原位試驗(yàn)”——針對(duì)每道工序分別試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，基礎(chǔ)單塊底板在7 h內(nèi)無(wú)法完成，須采取施工措施壓縮工序時(shí)間，保證在規(guī)定的7 h內(nèi)完成單塊底板施工。因此，必須針對(duì)46號(hào)地塊項(xiàng)目在地鐵上方施工的特點(diǎn)，針對(duì)性地對(duì)其結(jié)構(gòu)施工方案進(jìn)行調(diào)整。

為了達(dá)到結(jié)構(gòu)快速施工的目的，46號(hào)地塊技術(shù)人員與參建各方單位以及地鐵監(jiān)護(hù)單位人員多次討論可行的方案，最終總結(jié)了2道工序的快速施工方案，即墊層快速施工方案和底板快速施工方案。

4.1墊層快速施工方案

挖土完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)及地鐵監(jiān)護(hù)方的要求，對(duì)底板墊層澆筑實(shí)施以下2種不同的施工工藝，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性與高效性的統(tǒng)一：非運(yùn)營(yíng)地鐵隧道正上方區(qū)域在挖土完成后澆筑混凝土墊層，隨后進(jìn)行底板施工；運(yùn)營(yíng)地鐵隧道正上方區(qū)域在挖土完成后，鋪設(shè)碎石及20 kg/m3的EPS板作為墊層，隨后進(jìn)行底板施工。

4.2底板快速施工方案

在施工過(guò)程中，如果底板鋼筋采用人工綁扎施工，將根據(jù)分塊的操作面安排勞動(dòng)力，確保2 h完成鋼筋綁扎。但是運(yùn)營(yíng)地鐵隧道正上方底板施工時(shí)間僅為7 h，如采用人工綁扎，鋼筋綁扎作業(yè)面不利于過(guò)多的勞動(dòng)力投入，并且人工勞動(dòng)力往往存在鋼筋綁扎問(wèn)題、施工質(zhì)量問(wèn)題等，易導(dǎo)致進(jìn)度延后。因此，46號(hào)地塊在施工過(guò)程中采用了工業(yè)化預(yù)制鋼筋籠鋪設(shè)底板鋼筋。

46號(hào)地塊項(xiàng)目最終采用鋼筋籠工業(yè)化預(yù)制就位施工技術(shù)后，底板預(yù)制鋼筋籠根據(jù)分塊要求預(yù)先制作，避免了現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎。一方面，從支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度出發(fā)，控制基坑變形；另一方面，從提高底板工業(yè)化建造程度，從而加快底板封閉角度出發(fā)，控制地鐵隧道上浮。同時(shí)，提出了預(yù)制鋼筋籠的節(jié)點(diǎn)無(wú)縫連接工藝，確保了基坑底板的整體工作性能，成功將底板模板施工時(shí)間控制在1 h；在鋼筋綁扎施工時(shí)，邊施工邊驗(yàn)收鋼筋，盡可能不占用施工時(shí)間。

5 地鐵區(qū)間變形控制情況

46號(hào)地塊在運(yùn)營(yíng)中的軌交2號(hào)線(xiàn)正上方的復(fù)雜環(huán)境淺基坑施工中，采取了一系列行之有效的基坑保護(hù)措施，確保了基坑如期、安全地開(kāi)挖完成，較好地控制了基坑變形。地鐵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，軌交2號(hào)線(xiàn)在基坑開(kāi)挖階段產(chǎn)生的最大變形為12 mm，最大不均勻隆沉為10 mm；地表最大沉降9.3 mm，較好地實(shí)現(xiàn)了微變形控制。

6 結(jié)語(yǔ)

46號(hào)地塊項(xiàng)目在施工過(guò)程中，針對(duì)運(yùn)營(yíng)地鐵上方淺基坑施工的特點(diǎn)、難點(diǎn)，提出了基于微變形控制要求跨越運(yùn)營(yíng)地鐵的淺基坑工程快速施工技術(shù)。結(jié)合工程特點(diǎn)，從施工場(chǎng)布優(yōu)化、地鐵上方淺基坑開(kāi)挖、基于微變形控制要求的基坑支撐以及地鐵上方混凝土結(jié)構(gòu)快速施工等方面，確保了施工分塊達(dá)到安全、合理、限時(shí)開(kāi)挖的設(shè)計(jì)效果，同時(shí)也保證了支撐、底板施工等后續(xù)工序的方便快速進(jìn)行，有效進(jìn)行了地鐵上方施工過(guò)程中的基坑變形控制，在施工條件受限的情況下完成了工程任務(wù)。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中達(dá)到了高效、環(huán)保、安全的要求，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)可供同類(lèi)型地鐵上方的施工工程參考。