瞿英軍

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

軌道交通作為有效緩解路面交通堵塞的出行方式，正越來(lái)越多地被各大城市所采用。而在大量的地鐵車(chē)站建設(shè)過(guò)程中，為了保護(hù)基坑周邊重要的管線設(shè)施，在基坑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注變形控制[1-2]。同時(shí)，研究深基坑施工對(duì)于周邊建（構(gòu)）筑物的影響以及探索出降低其影響的方法也至關(guān)重要[3]。在參考了王成華等[4]、蔡建鵬等[5]、張陳蓉等[6]采用的整體有限元分析方法（FCFEM）、位移控制有限元方法（DCFEM）、三維DCFEM法等分析方法，以及周亮[7]的關(guān)于基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近箱涵影響的數(shù)值模擬后，本文以上海市軌交18號(hào)線復(fù)旦大學(xué)站的建設(shè)為主體，研究了基坑開(kāi)挖對(duì)污水箱涵的影響。

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)及圍護(hù)概況

復(fù)旦大學(xué)站為地下3層島式標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站，地下1層為站廳層、地下2層為設(shè)備層、地下3層為站臺(tái)層，車(chē)站外包總長(zhǎng)169.1 m，標(biāo)準(zhǔn)段外包寬度24.3 m。車(chē)站主體基坑與附屬基坑皆采取明挖順作法施工。

車(chē)站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，厚度為1 200 mm（局部1 000 mm），南端頭井處墻深48 m，標(biāo)準(zhǔn)段深45 m，北端頭井深48 m；附屬區(qū)域基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用厚800 mm地下連續(xù)墻，墻長(zhǎng)25～39 m，車(chē)站附屬基坑分為6個(gè)部分，為1-1區(qū)、1-2區(qū)、2-2區(qū)、1-3區(qū)、2-3區(qū)及2b區(qū)，深度為6～19 m。

標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約24.69 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用厚1 200/1 000 mm地下連續(xù)墻（采用鎖口管接頭），墻長(zhǎng)45 m。

南端頭井基坑深度約26.44 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用厚1 200 mm地下連續(xù)墻（采用鎖口管接頭），墻長(zhǎng)48 m。

北端頭井基坑深度約26.77 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用厚1 200 mm地下連續(xù)墻（采用鎖口管接頭），墻長(zhǎng)48 m。

部分附屬結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁止水帷幕的圍護(hù)形式。其中，1-1區(qū)、1-2區(qū)各設(shè)置5道支撐，1-3區(qū)、2-3區(qū)及2b區(qū)各設(shè)置3道支撐，2-2區(qū)設(shè)置1道支撐。6個(gè)分區(qū)第1道支撐皆為混凝土支撐，截面為800 mm×800 mm；其余均為φ609 mm鋼支撐并附加伺服系統(tǒng)。

1.2 周邊環(huán)境

復(fù)旦大學(xué)站位于復(fù)旦大學(xué)校園西南角，邯鄲路北側(cè)。主體深基坑?xùn)|側(cè)毗鄰復(fù)旦校史館及蔡冠生人文館，西側(cè)毗鄰走馬塘合流污水箱涵，周邊建（構(gòu)）筑物保護(hù)要求均非常嚴(yán)格（圖1）。

圖1 基坑與周邊建筑位置關(guān)系

關(guān)于復(fù)旦大學(xué)站西側(cè)的走馬塘合流污水箱涵，其中內(nèi)徑4.25 mm×3.50 mm箱涵兩路，5.00 mm×3.50 mm箱涵一路，共三路箱涵并行，箱涵頂埋深為1.50～1.80 m。箱涵結(jié)構(gòu)為混凝土結(jié)構(gòu)，為20世紀(jì)80年代建造。沿車(chē)站長(zhǎng)度方向設(shè)置，在距離南端頭井最近處3.40 m。

1.3 水文地質(zhì)情況

擬建場(chǎng)地位于上海市楊浦區(qū)復(fù)旦大學(xué)校區(qū)內(nèi)，擬建場(chǎng)地內(nèi)原建（構(gòu)）筑物較多。場(chǎng)地地勢(shì)較為平坦，現(xiàn)自然地面標(biāo)高為3.2～4.0 m。

擬建場(chǎng)地填土厚度普遍較厚，平均厚度約1.94 m，最大厚度3.20 m。填土厚度較大，且土質(zhì)松散，尤其是雜填土含較多碎石、三合土等大塊硬雜質(zhì)，會(huì)對(duì)基坑圍護(hù)體施工及樁基施工產(chǎn)生不利影響。

場(chǎng)地分布有第⑦層粉性土，為上海地區(qū)第Ⅰ承壓含水層，賦存地下水水量豐富。據(jù)上海地區(qū)已有工程的長(zhǎng)期水位觀測(cè)資料，承壓水含水層水位呈周期性變化，一般均低于潛水位，承壓水水位埋深的變化幅度一般在3.0～12.0 m。

1.4 工程難、特點(diǎn)

車(chē)站主體基坑標(biāo)準(zhǔn)段開(kāi)挖深度約24.99 m，端頭井開(kāi)挖深度約26.77 m，基坑開(kāi)挖深度較深；基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)砂層厚度約19 m；走馬塘合流污水箱涵建造于20世紀(jì)80年代，三路箱涵中有兩路污水、一路河流，埋深較淺，一旦出現(xiàn)滲漏將對(duì)上海市供水系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響。

2 施工對(duì)策

2.1 探明保護(hù)對(duì)象現(xiàn)狀

為了有效保護(hù)合流一期污水箱涵，項(xiàng)目部在施工開(kāi)始前聯(lián)系相關(guān)權(quán)屬部門(mén)獲得箱涵設(shè)計(jì)圖紙，并且將項(xiàng)目施工影響范圍內(nèi)箱涵上方覆土清理出來(lái)，探明范圍內(nèi)共11條接縫，在每條接縫兩邊上、下共設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位用于施工時(shí)監(jiān)測(cè)。探明箱涵結(jié)構(gòu)如下：

1）污水箱涵接縫為25 m一段。

2）污水箱涵埋深2 400 mm。

3）污水箱涵接縫寬3 cm，其中包括止水帶及聚苯乙烯泡沫板。

4）污水箱涵接縫處底部配有600 mm×350 mm矩形枕梁。

5）透氣孔與污水箱涵整體連接，一次性澆筑完成。

6）污水箱涵弧線段與直線段存在配筋差異，枕梁沿弧線段設(shè)置300 mm高翻口。

同時(shí)為了有針對(duì)性地保護(hù)污水箱涵，在高危時(shí)間段減少施工活動(dòng)對(duì)箱涵的擾動(dòng)，施工前經(jīng)與相關(guān)部門(mén)溝通，還了解了箱涵近年來(lái)大致的運(yùn)營(yíng)情況：

2018年：汛期（6—9月）平均日輸送量178.76萬(wàn) m3，非汛期平均日輸送量171.00萬(wàn) m3。

2019年：汛期（6—9月）平均日輸送量190.32萬(wàn) m3，非汛期平均日輸送量155.97萬(wàn) m3。

2.2 隔離樁施工

按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)，項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工之前，在車(chē)站基坑與合流一期污水箱涵之間打設(shè)隔離樁，以減小基坑圍護(hù)施工及土方開(kāi)挖對(duì)箱涵的影響。隔離樁采用樹(shù)根樁形式，隔離樁直徑400 mm、樁深30 m，雙排排列，樁頂設(shè)置1 000 mm×1 000 mm頂圈梁。隔離樁施工垂直度允許偏差應(yīng)不大于1/200。樁徑允許偏差0～30 mm，樁位允許偏差±30 mm。隔離樁樁體成形直徑為400 mm，水泥砂漿強(qiáng)度≥M20，粗骨料粒徑10～25 mm。鋼筋籠外徑小于樁徑40～60 mm。樁身強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C20。同時(shí)應(yīng)抽取不少于總樁數(shù)50%的樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)，以檢測(cè)樁身的完整性。

為了減少施工隔離樁對(duì)污水箱涵的影響，施工時(shí)采用跳打的方式并合理安排施工順序，防止因隔離樁集中施工造成的建筑物某一側(cè)集中沉降。

2.3 周邊變形動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

為了得知除箱涵沉降數(shù)據(jù)以外的箱涵接縫實(shí)際的結(jié)構(gòu)情況，并能對(duì)箱涵接縫變形導(dǎo)致的滲漏問(wèn)題及早發(fā)現(xiàn)、及早采取補(bǔ)救措施，經(jīng)各方討論決定，在保證箱涵接縫安全的情況下，于車(chē)站主體結(jié)構(gòu)回筑過(guò)程中，在箱涵變形較大的7條接縫位置處設(shè)置觀察井（圖2），并每天安排專(zhuān)人檢查接縫情況，防患于未然。

圖2 污水箱涵上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)及觀察井開(kāi)設(shè)位置

2.4 附屬?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)施工優(yōu)化

考慮到車(chē)站主體結(jié)構(gòu)施工已經(jīng)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，為了減少后續(xù)施工帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)相關(guān)人員提出并與業(yè)主方溝通后，對(duì)附屬?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行相應(yīng)修改（圖3），修改內(nèi)容如下：

圖3 附屬結(jié)構(gòu)變化前后對(duì)比

1）將車(chē)站原整體實(shí)施的西側(cè)附屬?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)分為3個(gè)獨(dú)立的建筑，即南段頂管接收井、中段的地下3層風(fēng)道北出入口及風(fēng)井。

2）3個(gè)獨(dú)立的建筑分坑開(kāi)挖。南段為其中1個(gè)基坑，中、北基坑各自再細(xì)分為2個(gè)基坑，先開(kāi)挖鄰車(chē)站側(cè)，再開(kāi)挖箱涵側(cè)。

3）原西側(cè)已實(shí)施的附屬?lài)o(hù)地下連續(xù)墻，在新方案中盡量利用。對(duì)于新增的圍護(hù)接縫及新老接頭，采用MJS止水措施。

4）本場(chǎng)地砂層厚，降水對(duì)周邊環(huán)境影響大，坑底以下采用三軸攪拌樁滿堂加固。

5）基坑頭道支撐采用混凝土支撐，其余采用帶軸力伺服系統(tǒng)的鋼支撐。

通過(guò)更細(xì)部的基坑分化，增加基坑中的地下連續(xù)墻以分割土體，增加止水措施以減少開(kāi)挖對(duì)基坑外水位的影響，達(dá)到了控制周邊變形的效果。

3 效果分析

根據(jù)施工前在箱涵上方布設(shè)的44個(gè)點(diǎn)位（圖4）的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)情況顯示，從2017年12月18日車(chē)站主體地下連續(xù)墻開(kāi)始施工至2020年7月10日附屬結(jié)構(gòu)施工為止，箱涵累計(jì)沉降量最大達(dá)到－22.30 mm（W2），箱涵接縫差異沉降最大為－4.64 mm（W11—W13），經(jīng)權(quán)屬單位確認(rèn)尚處于可控范圍。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，沉降變化集中在主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工及挖土、附屬?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)施工及挖土階段。

圖4 W1—W44污水箱涵變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

4 結(jié)語(yǔ)

本工程從2017年12月項(xiàng)目動(dòng)工到2020年7月主體結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)完成為止，2年多的時(shí)間里基本保證了箱涵的安全，到目前為止周邊未發(fā)生重大險(xiǎn)情?？偨Y(jié)的深基坑施工及周邊箱涵沉降控制經(jīng)驗(yàn)如下：

1）充分意識(shí)到項(xiàng)目的潛在危險(xiǎn)性與污水箱涵的重要性，在工程開(kāi)始之前對(duì)周邊環(huán)境作出準(zhǔn)確評(píng)估并制定相應(yīng)措施。

2）對(duì)保護(hù)對(duì)象現(xiàn)狀進(jìn)行前期勘察，可以使得工程施工中對(duì)其保護(hù)更具有針對(duì)性，可進(jìn)一步提升保護(hù)效果。

3）優(yōu)化深基坑施工流程，減少施工時(shí)間，基坑開(kāi)挖速度越快，基坑暴露的時(shí)間越短，越有利于周邊環(huán)境的沉降控制。

4）應(yīng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量進(jìn)行控制，及時(shí)對(duì)圍護(hù)出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題進(jìn)行堵漏修補(bǔ)，有助于減少周邊環(huán)境的變形。

總之，對(duì)污水箱涵的保護(hù)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要相關(guān)人員及機(jī)構(gòu)從工程伊始便進(jìn)行規(guī)劃，充分準(zhǔn)備，并將措施貫徹到工程全流程中，這樣才會(huì)取得比較良好的效果。