董 龍 席永慧 朱毅敏

1. 同濟(jì)大學(xué)建筑工程系 上海 200092；2. 上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程概述

本工程位于上海市靜安區(qū)南京西路地鐵站附近，為南京西路南、石門(mén)一路東的一異形地塊。工程將建3 層的休閑廣場(chǎng)（局部1 層），地塊分A、B兩個(gè)基坑區(qū)域，總地塊面積約4 300 m2，其中深基礎(chǔ)范圍（A區(qū)）基坑開(kāi)挖深3.95～4.55 m，面積3 810 m2；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。本文主要研究A區(qū)基坑開(kāi)挖對(duì)其正下方地鐵隧道的影響。

1.1 周?chē)h(huán)境概況

本工程地塊正下方有運(yùn)營(yíng)地鐵穿過(guò)，地鐵隧道Φ6.2 m，頂端埋深9.0 m。A區(qū)基坑底板距隧道頂部?jī)H4.5 m左右，隧道位于基坑下長(zhǎng)約100 m?；游挥谑袇^(qū)繁華路段，周?chē)ㄖ锛肮芫€密集、復(fù)雜，周邊房屋與A區(qū)基坑的最近距離僅25 m。

從周邊環(huán)境特點(diǎn)可見(jiàn)，本工程基坑開(kāi)挖施工應(yīng)嚴(yán)格控制基坑開(kāi)挖引起的土層位移，尤其是嚴(yán)格控制基坑開(kāi)挖卸載和地鐵上蓋施工加載對(duì)下臥運(yùn)營(yíng)中地鐵隧道的影響，以確保地鐵運(yùn)營(yíng)安全及周邊環(huán)境的安全。

1.2 工程地質(zhì)概況

工程所處地貌形態(tài)為濱海平原地貌，地勢(shì)較為平坦，地面絕對(duì)標(biāo)高在2.41～3.19 m。場(chǎng)地內(nèi)原建筑物主要為居民住宅，目前原有建筑已經(jīng)拆除。基坑設(shè)計(jì)時(shí)，取自然地面絕對(duì)標(biāo)高為2.80 m。

場(chǎng)地內(nèi)老建筑物基礎(chǔ)、地下障礙物較多，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、工程樁、地基加固的施工有一定的影響。

2 基坑加固及圍護(hù)情況

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，本基坑的安全等級(jí)為三級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí)，因此需對(duì)基坑的加固及圍護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)?；娱_(kāi)挖前，采用Φ850 mm三軸攪拌樁對(duì)基坑進(jìn)行加固，加固深度為地面以下7.5 m，另隧道兩側(cè)工程樁范圍內(nèi)加固深度為地面以下17.8 m。A區(qū)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ850 mm SMW工法樁，內(nèi)插700 mm×300 mm×13 mm×21 mm的H型鋼（隔一插一）。為控制基坑開(kāi)挖卸載后坑內(nèi)外土體位移變形，SMW工法樁樁長(zhǎng)取為12.0 m，樁端置于第④1層淤泥質(zhì)黏土層中，在隧道上方范圍內(nèi)的SMW工法樁樁長(zhǎng)為8.0 m（SMW攪拌樁距離隧道頂面僅1 m）。Φ850 mm三軸攪拌樁坑內(nèi)加固與SMW工法樁的空隙采用三重管高壓旋噴樁填充。

基坑加固、圍護(hù)、與隧道關(guān)系見(jiàn)圖1。基坑內(nèi)部支撐形式按區(qū)域分別采用鋼管斜拋撐、鋼管對(duì)撐、槽鋼角撐，具體支撐分布見(jiàn)圖2。

3 基坑施工要點(diǎn)[1-3]

3.1 基坑施工難點(diǎn)及措施

（a）基坑施工場(chǎng)地狹小，施工困難：施工階段僅布置施工機(jī)械及臨堆場(chǎng)，不設(shè)置臨時(shí)辦公設(shè)施或加工場(chǎng)地等。施工過(guò)程中需配備履帶吊安裝鋼支撐，采用汽車(chē)吊下放鋼筋及其他設(shè)備、材料，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)工況需要按需進(jìn)出場(chǎng)，東側(cè)增加大門(mén)和占用部分吳江路。

圖1 基坑、加固及與隧道關(guān)系剖面

圖2 基坑支撐平面

（b）底板施工分塊導(dǎo)致鋼筋連接節(jié)點(diǎn)多，無(wú)法完全滿足規(guī)范及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取消所有鋼筋接頭必須錯(cuò)開(kāi)50％搭接的設(shè)計(jì)要求，采用綁扎，搭接長(zhǎng)度1 m。同時(shí)建議簡(jiǎn)化配筋，歸并鋼筋規(guī)格。

（c）底板下防水施工無(wú)法滿足7 h要求：取消底板下防水，采用每分塊放置膨脹止水條。待所有分塊底板完成后根據(jù)滲漏點(diǎn)堵漏完成后，在底板上方施工厚2 mm橡化瀝青，最后施工100 mm混凝土整澆層。

（d）各分塊施工時(shí)間安排不確定：鑒于地塊位于地鐵隧道正上方施工，需滿足地鐵監(jiān)護(hù)，7 h內(nèi)完成每分塊土方開(kāi)挖至底板混凝土澆筑完成，且有嚴(yán)格的時(shí)間限制，導(dǎo)致整個(gè)地塊底板施工總時(shí)間存在不確定性。建議在前期要等施工隧道數(shù)據(jù)穩(wěn)定的前提下，逐步放開(kāi)施工時(shí)間，確保每天晚上施工。

3.2 基坑開(kāi)挖施工總體流程

限于場(chǎng)地原因，為方便施工，加快施工進(jìn)度，確保施工對(duì)下臥地鐵造成的影響較小，最終整個(gè)A區(qū)基坑開(kāi)挖施工大體分為3 部分進(jìn)行（A-1→A-2→A-3區(qū)共計(jì)59 塊，見(jiàn)圖3）：A-1區(qū)分1#～21#分塊開(kāi)挖；A-2區(qū)分22#～40#分塊開(kāi)挖；A-3區(qū)分41#～59#塊開(kāi)挖。基坑開(kāi)挖遵循“分層、分塊、限時(shí)開(kāi)挖”的總原則（每天施工時(shí)間為22：00～5：00），利用時(shí)空效應(yīng)原理，盡量縮短卸載及加載的時(shí)間，嚴(yán)格控制基坑隆起。

圖3 基坑開(kāi)挖分塊

具體施工要點(diǎn)如下：

（a）A-1區(qū)施工時(shí)先開(kāi)挖施工隧道正上方的分塊區(qū)域，再施工Φ609 mm鋼斜拋撐，最后開(kāi)挖施工隧道兩側(cè)的分塊區(qū)域。分塊的原則既要考慮土方量與隧道位置關(guān)系的影響，也要顧及每塊澆筑的底板下都有工程樁下臥，最大限度地減小下臥地鐵隧道的變形。

（b）開(kāi)挖A-2區(qū)域時(shí)，Φ609 mm鋼支撐應(yīng)于相應(yīng)分塊正式開(kāi)挖前施工，例如施工22#、23#、24#分塊前應(yīng)先施工4 道角撐；施工24#～40#分塊前應(yīng)先施工相應(yīng)位置的鋼對(duì)撐。

（c）開(kāi)挖A-3區(qū)域時(shí)，限于基坑場(chǎng)地原因及施工方案，分塊開(kāi)挖的順序是59#～41#分塊（逆序開(kāi)挖）。

（d）根據(jù)現(xiàn)有分塊，每分塊將有3～5 根樁頭，及時(shí)跟進(jìn)人工鑿除。底板鋼筋將采用現(xiàn)場(chǎng)綁扎，每分塊下翻梁需預(yù)留兩側(cè)鋼筋，長(zhǎng)度不小于1 m。由于開(kāi)挖土體全加固，28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.5 MPa，建議白天對(duì)當(dāng)晚需施工分塊進(jìn)行土體預(yù)先打孔破碎?？刂崎_(kāi)挖至底板混凝土澆筑完成在7 h內(nèi)。

3.3 基坑施工變形控制措施

（a）將基坑分為A區(qū)和B區(qū)兩個(gè)區(qū)域先后施工，減少一次性卸載對(duì)下臥運(yùn)營(yíng)地鐵隧道所產(chǎn)生的不利影響。

（b）A區(qū)及B區(qū)基坑遵循“分塊、限時(shí)開(kāi)挖、及時(shí)澆筑底板并壓載”的總原則，快速卸載再壓載以控制地鐵隧道的隆起變形。利用時(shí)空效應(yīng)原理，施工時(shí)盡量縮短卸載及加載時(shí)間，嚴(yán)格控制基坑隆起，防止基坑下方地鐵隧道變形開(kāi)裂。

（c）A區(qū)基坑坑內(nèi)地基加固與工程樁相結(jié)合，形成“門(mén)”式加固體，能夠較好地控制基坑卸載回彈變形，減少下臥運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的變形。

（d）本工程施工全過(guò)程實(shí)施信息化監(jiān)測(cè)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，以控制基坑變形和穩(wěn)定。

4 地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)與分析[4-6]

4.1 基坑變形監(jiān)測(cè)方案

本基坑在施工過(guò)程中對(duì)下臥地鐵運(yùn)營(yíng)隧道、基坑周邊地層變形、附近建（構(gòu)）筑物、地下管線等保護(hù)對(duì)象的變形及受力情況進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，規(guī)定了變形及變形速率，設(shè)置報(bào)警值，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)與計(jì)算預(yù)測(cè)值相比較，判斷施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)信息化施工。

對(duì)于各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的日變化量速率，當(dāng)其連續(xù)2 d達(dá)到日?qǐng)?bào)警值的情況下應(yīng)報(bào)警。

4.2 基坑下臥隧道變形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制了分塊開(kāi)挖時(shí)地鐵隧道的自動(dòng)沉降變化曲線，依此得出如下結(jié)論：

（a）基坑開(kāi)挖施工期間，隧道以隆起為主，局部有沉降，符合相關(guān)理論研究的結(jié)果。

（b）地鐵上、下行線隧道隆起量最大值分別為4.12 mm、7.15 mm，均未超過(guò)相關(guān)監(jiān)測(cè)要求的10 mm限值，說(shuō)明基坑開(kāi)挖的分塊及施工順序是合理的。

（c）地鐵下行線隆起量在整個(gè)開(kāi)挖區(qū)域基本都大于地鐵上行線隆起量，這與實(shí)際的基坑、隧道關(guān)系相符，即下行線穿過(guò)基坑A-1和A-2區(qū)域，而上行線穿過(guò)基坑A-3區(qū)域，且先開(kāi)挖的A-1區(qū)域，故下行線的隆起量偏大。

（d）下行線各曲線之間的變化幅度較上行線各曲線之間的變化幅度偏大，這是因?yàn)橄滦芯€所位于的基坑開(kāi)挖區(qū)域暴露時(shí)間長(zhǎng)，且上行線東段部分相較于下行線不位于基坑正下方，故受基坑開(kāi)挖影響小，隧道隆起量變化小。

5 結(jié)語(yǔ)

本文就實(shí)際工程的基坑開(kāi)挖對(duì)隧道的變形進(jìn)行了闡述、分析，在施工組織中針對(duì)下臥地鐵隧道的安全性措施進(jìn)行了全面分析，如基坑加固、圍護(hù)支撐、土方分塊開(kāi)挖方案。通過(guò)對(duì)地鐵隧道沉降變形曲線的分析，說(shuō)明了施工方制定的施工組織計(jì)劃是合理的，達(dá)到了預(yù)期的要求，將下臥地鐵隧道的變形控制在允許的范圍內(nèi)，切實(shí)地保證了地鐵運(yùn)營(yíng)期間的安全，其周?chē)孛娉两怠⒔ㄖ锇踩砸驳玫搅撕芎玫目刂?，確保了整個(gè)基坑的順利開(kāi)挖。