蔡雷波

1.上海久事置業(yè)有限公司 上海 200002；2.上海市非開挖建造工程技術(shù)研究中心 上海 200433

隨著城市地鐵交通線路四通八達(dá)，緊鄰地鐵沿線及車站的深基坑項目施工難度和風(fēng)險在加大，如何有效保護(hù)好既有地鐵，做到項目周邊環(huán)境可控，是項目施工過程中不得不考慮的問題。通過在基坑施工過程中增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、增加施工輔助性措施等施工關(guān)鍵技術(shù)，控制基坑變形，避免在基坑施工過程中因基坑變形而導(dǎo)致地面建筑物出現(xiàn)不均勻沉降、開裂及隧道進(jìn)水等問題，從而減少生命、財產(chǎn)損失[1-3]。

1 工程概況

本項目位于上海市徐匯區(qū)，毗鄰軌道交通12號線嘉善路站。整個地塊場地面積約10 000萬 m2，基坑面積約7 800 m2，其中基坑面積約2 050 m2的地下2層及地上附屬（以下簡稱Ⅰ區(qū)）結(jié)構(gòu)已由地鐵方代建完成，部分地下空間已投入地鐵運(yùn)營。本次建設(shè)區(qū)域基坑面積約5 750 m2（以下簡稱Ⅱ區(qū)），地下室3層結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度為15.4～16.3 m，基坑安全等級為一級，基坑的環(huán)境保護(hù)等級為一級（圖1）。

圖1 基坑總平面示意

2 地質(zhì)水文情況

2.1 地質(zhì)情況

場地內(nèi)主要分布有③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及④層灰色淤泥質(zhì)黏土，均為抗剪強(qiáng)度較差的流塑狀黏性土，③層和④層總厚度約12.0 m，在基坑開挖時，易發(fā)生蠕變變形，對基坑圍護(hù)不利。另外，中間夾雜有③夾灰色砂質(zhì)粉土，層厚約1.5 m，經(jīng)現(xiàn)場注水試驗(yàn)及室內(nèi)滲透試驗(yàn)確定該層滲透系數(shù)較大，在水頭壓力作用下，易發(fā)生管涌、流砂等現(xiàn)象（圖2）。

圖2 工程地質(zhì)剖面示意

2.2 水文情況

本工程主要有潛水及承壓水分布，經(jīng)驗(yàn)算，⑦層承壓水對本基坑不造成突涌威脅。施工前勘察單位已對勘察孔進(jìn)行回填黏土球密封處理。

2.3 障礙物情況

本場地原為學(xué)校舊址，地下基礎(chǔ)尚未清除完畢，分布有大量地下基礎(chǔ)、管線以及人防結(jié)構(gòu)，施工前需要進(jìn)行探摸并清除。

3 基坑難特點(diǎn)分析

本項目位于市中心，周邊環(huán)境復(fù)雜，三面緊鄰居民區(qū)，一側(cè)與地鐵站廳層毗鄰。其次，工程場地內(nèi)部狹小，南、北兩側(cè)基坑與紅線距離僅有4～8 m，扣除基坑施工空間及已由地鐵方代建完成的Ⅰ區(qū)結(jié)構(gòu)，四周僅有2～6 m的空間，無法形成環(huán)通的施工道路，臨設(shè)及堆場位置也較難布置。

3.1 與既有地鐵站廳層共墻圍護(hù)，受力復(fù)雜，環(huán)境保護(hù)要求高

Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)采用厚800 mm的臨時地下連續(xù)墻，即共墻進(jìn)行分隔，Ⅱ區(qū)的基坑土方開挖后需要利用共墻作為支撐點(diǎn)進(jìn)行臨時支撐體系受力的傳遞（圖3），但是也存在以下問題：

圖3 地鐵Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)結(jié)構(gòu)剖面示意

1）Ⅱ區(qū)開挖階段地鐵站廳結(jié)構(gòu)部分區(qū)域容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。地鐵站廳為地下2層結(jié)構(gòu)，鄰近共墻區(qū)域有較多降板，并分布有大量電梯井及自動扶梯，Ⅱ區(qū)土方開挖通過臨時支撐體系所傳遞過來的水土壓力在結(jié)構(gòu)變標(biāo)高及開洞區(qū)域容易形成應(yīng)力集中。

2）共墻在Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)施工時的受力模式不同。Ⅰ區(qū)施工時，共墻承受基坑外側(cè)的水土壓力，水土壓力呈三角形分布，共墻開挖面以上配筋主要以抗彎為主，且大量設(shè)置于迎坑面；在Ⅱ區(qū)施工時，共墻作為水平支撐的受力轉(zhuǎn)換點(diǎn)，承受水平線性荷載，設(shè)計復(fù)核發(fā)現(xiàn)，在站廳樓板支點(diǎn)位置產(chǎn)生的負(fù)彎矩和剪力均較大，原配筋量不能滿足Ⅱ區(qū)受力需求。

3）共墻厚度偏小，難以滿足地鐵提出的變形控制指標(biāo)。共墻結(jié)構(gòu)需要滿足1/250撓度要求，以及0.14%H（坑深）的水平變形控制指標(biāo)。臨時地下連續(xù)墻厚度為0.8 m，且地下室結(jié)構(gòu)為3層，有2個支撐點(diǎn)作為受力點(diǎn)。經(jīng)復(fù)核，在不采取其他措施的情況下，該區(qū)域的變形控制較難實(shí)現(xiàn)。

3.2 周邊建筑物鄰近基坑，淺基礎(chǔ)抗變形能力差

東側(cè)：待建Ⅱ區(qū)與地鐵站廳結(jié)構(gòu)毗鄰，Ⅱ區(qū)地下室距離地鐵隧道下行線外邊線最近34.6 m，處于地鐵保護(hù)50.0 m范圍界限內(nèi)。

西側(cè)：地下室外墻距離用地紅線為11.6 m，紅線外即為居民小區(qū)香樟苑，該小區(qū)采用淺基礎(chǔ)形式，經(jīng)檢測，房屋整體向南傾斜，平均傾斜率為0.15%。

南側(cè)：地下室外墻距離用地紅線為5.1～6.2 m，紅線外為祥和公寓及云州商廈，距離本工程地下室外墻為13.7～14.7 m，同樣采用淺基礎(chǔ)形式，經(jīng)檢測，房屋整體向南傾斜，傾斜率為0.26%。

北側(cè)：地下室外墻距離用地紅線為4.2～8.6 m，紅線外為亞太企業(yè)大樓及居民小區(qū)，距離本工程地下室外墻為13.7～14.7 m，經(jīng)檢測，北側(cè)居民小區(qū)整體向南傾斜，各測點(diǎn)傾斜率介于0.38%～0.49%之間，向南平均傾斜率為0.45%。

3.3 可利用場地小，出土難度大

基坑開挖面積約5 750 m2，基坑挖深15.4～15.9 m。軟土地基深基坑施工，土方開挖好壞決定了深基坑工程的成敗。

3.4 圍護(hù)施工質(zhì)量要求高

考慮到變形控制要求，圍護(hù)采用地下連續(xù)墻（墻底注漿），與地下室內(nèi)襯墻“兩墻合一，即重合墻”，接頭處采用MJS工法旋噴樁止水，槽壁加固采用三軸攪拌樁。設(shè)計時考慮了大量三軸攪拌樁地基加固，減小基坑開挖期間變形對周邊的影響。

另外，圍護(hù)施工工藝還涉及高壓旋噴、支撐立柱體系等，各項施工工藝大多較為復(fù)雜，對包括水泥摻量、水灰比、泵送壓力、垂直度偏差、墻身、墻厚偏差、防漏、防滲、基坑變形等多種施工控制指標(biāo)參數(shù)要求較高，需在施工中進(jìn)行嚴(yán)格控制。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 圍護(hù)體系

1）隔離體系：為減小基坑施工對周邊環(huán)境的影響，近紅線處增設(shè)1排有效長度為19 m的φ600 mm@800 mm鉆孔灌注樁（323根），隔離控制基坑變形并保護(hù)周邊建筑物及管線。

2）支護(hù)體系：基坑工程采用共墻和地下連續(xù)墻的圍護(hù)形式，共墻其他區(qū)域的地下連續(xù)墻有效長度為37 m，采用厚1 m、強(qiáng)度等級C30、防滲等級P8的混凝土，地下連續(xù)墻間采用鎖口管柔性接頭。

3）槽壁加固：地下連續(xù)墻兩側(cè)槽壁加固采用水泥摻量為20%，有效長度22.4 m的φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁，保證地下連續(xù)墻成槽的穩(wěn)定性，防止坍孔對周邊淺基礎(chǔ)房屋和地鐵隧道產(chǎn)生影響。

4）止水體系：地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取自防水，Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)新老地下連續(xù)墻兩側(cè)交接處各采用MJS工法旋噴樁進(jìn)行止水，樁徑2.4 m，搭接0.7 m。

5）加固體系：為保證Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)新老地下連續(xù)墻搭接區(qū)域土體穩(wěn)定，在地下連續(xù)墻接縫處外圍，于南北兩側(cè)各增設(shè)3根φ1 000 mm鉆孔灌注樁擋土，保證接縫區(qū)域土體的穩(wěn)定和接縫處的止水效果。

4.2 支撐及棧橋體系

豎向設(shè)置3道鋼筋混凝土支撐，支撐采用十字對撐形式，支撐間距按照不大于9 m進(jìn)行布置，共墻壓頂梁共用，采用植筋方式。

施工場地狹小，需要大量利用棧橋體系進(jìn)行車輛回轉(zhuǎn)、鋼結(jié)構(gòu)吊裝及堆場、加工場地的布置，故在項目籌劃前期就針對性地優(yōu)化施工棧橋體系，棧橋覆蓋面積占基坑面積的50%，棧橋板厚增至300 mm，格構(gòu)柱增加臨時鋼剪刀撐。

4.3 地鐵共墻受力分析與加強(qiáng)

共墻在Ⅰ區(qū)施工與Ⅱ區(qū)施工時承受荷載發(fā)生變化，另外，Ⅰ區(qū)已建并投入運(yùn)營的地鐵車站站廳為2層地下室，Ⅱ區(qū)在第2、3道支撐施工時只能在共墻位置處設(shè)置2個支撐受力點(diǎn)，2處水平線性荷載不能有效傳遞。

在Ⅱ區(qū)開挖時，為保證基坑開挖的安全，在第2道支撐形成前，在Ⅰ區(qū)地下室區(qū)域設(shè)置1道臨時鋼支撐，作為支撐點(diǎn)進(jìn)行力的傳遞，在減小彎矩的同時也減小剪力，從而滿足要求。

鋼支撐采用φ609 mm×16 mm的鋼管斜換撐，頂部標(biāo)高同第2道圍檁，端部設(shè)置于地下1層降板區(qū)域的梁端部，同時考慮到斜撐的分力會垂直于結(jié)構(gòu)樓板，對樓板有較大豎向荷載，為此在對應(yīng)斜撐下部設(shè)置鋼立柱進(jìn)行豎向力的傳遞，豎向鋼立柱采用φ609 mm×16 mm鋼管，頂部采用鋼墊塊墊實(shí)（圖4）。

圖4 地下室頂板施工時中心島式鋼支撐完成

圖4 待建區(qū)域斜支撐剖面示意

5 輔助性施工應(yīng)急處理

5.1 劈裂注漿加固地基

基坑土方開挖后，周邊建筑特別是檢驗(yàn)公司、香樟苑和祥和公寓等多層磚混結(jié)構(gòu)淺基礎(chǔ)房屋累計沉降量較大。截至2018年11月13日，其鄰近建筑物最大一點(diǎn)的豎向沉降量為－53.83 mm。當(dāng)?shù)?、第4層土開挖時將勢必加大周邊磚混結(jié)構(gòu)建筑的累計沉降。為減緩鄰近建筑物沉降，采用雙液劈裂注漿工藝。

在隔離樁兩側(cè)均進(jìn)行雙液注漿，首先進(jìn)行隔離樁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的注漿，增加土體強(qiáng)度，然后再進(jìn)行房屋基底注漿，注漿采用多次注漿工藝。注漿期間，加強(qiáng)監(jiān)測，一次注漿后土體的上抬量不得達(dá)到累計沉降值。當(dāng)注漿影響其他建筑變形時，應(yīng)立即停止施工，分析原因并調(diào)整注漿方式。

5.2 增設(shè)墊層配筋及提高墊層混凝土標(biāo)號

為防止因基坑土體隆起，而造成周邊地面的沉降加劇，同時考慮加快基礎(chǔ)底板施工進(jìn)度，減緩基坑周邊環(huán)境變化，將基礎(chǔ)墊層混凝土標(biāo)號由C20提高至C25，厚度由200 mm提高至250 mm，并增設(shè)φ8 mm@150 mm鋼筋網(wǎng)片。

6 監(jiān)測數(shù)據(jù)

2018年7月15日開始表層土開挖，第1道棧橋支撐施工，2018年10月7日第2道支撐形成，2018年10月8日停工，2018年11月13日復(fù)工開挖第3層土，受首屆上海進(jìn)口商品博覽會影響，停工多達(dá)36 d，2018年12月6日第3道支撐形成，2018年12月31日基礎(chǔ)底板澆筑完成。施工周期歷時6個月，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠。

7 結(jié)語

1）本文通過對毗鄰地鐵站上蓋項目基坑工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及周邊復(fù)雜環(huán)境的研究，針對性地采用增強(qiáng)圍護(hù)體系強(qiáng)度和剛度，增加棧橋利用面積以及引入注漿技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)措施，克服了場地狹小，道路不能環(huán)通，周邊淺基礎(chǔ)房屋沉降以及地鐵運(yùn)營安全等諸多不利因素，順利地完成了基礎(chǔ)底板混凝土澆筑。

2）目前項目已經(jīng)順利結(jié)構(gòu)封頂，全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，基坑周邊環(huán)境正?？煽?，圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，地鐵運(yùn)營正常有序，實(shí)踐效果理想。