閆靜雅 謝小林

1. 上海申通地鐵集團有限公司 上海 200070；2. 同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司 上海 200092

1 工程概況

上海市海門路55號地塊項目為地下5層，基坑開挖總面積約30 440 m2，開挖深度達29 m，上海同類開發(fā)項目中基坑達到如此深度的并不多見。項目鄰近軌交12號線運營車站及區(qū)間隧道，12號線于2013年底正式通車運營，其提籃橋站位于基地北側(cè)。車站頂板埋深約2.7 m，底板埋深約15.6 m，采用厚800/1 000 mm、深34/38 m地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)；地下2層三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板下設(shè)有抗拔樁（一柱一樁），樁徑800 mm，有效樁長35 m，樁端進入⑧1層。車站南側(cè)的附屬結(jié)構(gòu)結(jié)合軌交公司代建的3層地下室一體設(shè)計、建設(shè)。代建的3層地下室底板埋深約16.4 m，采用φ850 mm鉆孔灌注樁，樁端持力層為第⑨層。代建結(jié)構(gòu)南側(cè)圍護結(jié)構(gòu)采用厚1 000 mm、深50 m地下連續(xù)墻（下部10 m為素混凝土），設(shè)計上為項目與代建地下室共墻開挖地下5層的設(shè)計進行了預(yù)留（圖1）。

圖1 基坑平面示意

2 圍護設(shè)計

2.1 工程地質(zhì)條件

場地內(nèi)存在第⑤3t層微承壓水層及第⑦層承壓水層。按最不利條件驗算，第⑤3t層土的層頂最淺埋深為32.50 m，承壓水頭埋深為地下4.78 m，當基坑開挖至16.30 m時，坑內(nèi)地基土抗微承壓水穩(wěn)定性達到臨界狀態(tài)。第⑦層土的層頂最淺埋深為42.50 m，承壓水頭埋深為地下6.71 m，當基坑開挖至21.60 m時，坑內(nèi)地基土抗承壓水穩(wěn)定性達到臨界狀態(tài)，故本工程各分區(qū)基坑開挖均有承壓水突涌的可能性，需要按需分級降第⑤3t層及第⑦層承壓水以確保基坑開挖安全。

2.2 基坑分區(qū)

將基坑分為6個區(qū)獨立交叉、先后施工，與地鐵的關(guān)系為遠大近小、遠深近淺，施工工序的原則為先遠后近、先大后小，從而控制基坑開挖對周邊環(huán)境的影響。先同時開挖施工遠離地鐵側(cè)的2個大坑A-1區(qū)和A-2區(qū)，待底板完成澆筑并達到強度后，回筑并同步開始挖大坑B區(qū)，待B區(qū)底板完成澆筑后，開始挖C區(qū)，待B區(qū)底板達到強度且C區(qū)底板完成澆筑后，B區(qū)與C區(qū)方可同步拆撐回筑，待A-1區(qū)及A-2區(qū)出±0.00 m后，開始開挖D-1區(qū)及D-2區(qū)。

2.3 基坑圍護

大坑圍護采用厚1 200 mm、深55 m地下連續(xù)墻（局部58 m），中隔墻采用厚1 200 mm、深52 m地下連續(xù)墻。C、D-1、D-2小坑地鐵側(cè)外墻采用厚1 000 mm、深50 m地下連續(xù)墻（與地鐵附屬代建區(qū)共墻），小坑?xùn)|西側(cè)地下連續(xù)墻厚1 200 mm、深50 m，中隔墻采用厚1 000 mm、深45 m地下連續(xù)墻。外側(cè)地下連續(xù)墻加設(shè)深41 m槽壁加固。圍護外側(cè)地下連續(xù)墻墻趾均進入⑧1層，隔斷坑內(nèi)外承壓水水力聯(lián)系。

小坑采用φ850 mm三軸攪拌樁滿堂加固，大坑坑內(nèi)采用寬8 mφ850 mm三軸攪拌樁裙邊加固（圖2）。

圖2 基坑圍護及加固示意

地鐵側(cè)小坑設(shè)6道支撐，其中第2、第3、第4、第6道為鋼支撐，首道和第5道為混凝土支撐。大坑設(shè)6道混凝土支撐。其中鋼支撐均采用自動軸力補償系統(tǒng)（圖3）。

圖3 基坑支撐剖面示意

3 施工組織

按照先遠后近原則分區(qū)開挖支撐施工，各區(qū)按照“分區(qū)、分塊、對稱、平衡、限時”的原則指導(dǎo)開挖，并采用明挖順作法施工。

基坑沿地鐵側(cè)留土寬度不少于4倍的單層挖深，且最后挖除，根據(jù)圍護變形情況，實施嚴格的開挖支撐，將單塊土體開挖混凝土支撐的總施工時間控制在24 h內(nèi)，C、D-1、D-2區(qū)單根鋼支撐的開挖支撐時間嚴格控制在16 h以內(nèi)，以控制圍護結(jié)構(gòu)的位移和坑底回彈。施工單位加強設(shè)備投入和現(xiàn)場施工組織，嚴格按計劃挖土。開挖后及時澆筑墊層，快速形成底板。

A1、A2區(qū)同步對稱下挖，每層土方量為30 000～50 000 m3不等，支撐混凝土體積2 700～3 000 m3不等，通過嚴格的施工籌劃和加強人力設(shè)備投入，做到了每層土方開挖到支撐完成17 d左右。2個近10 000 m2的基坑，6道支撐，從第2層土開挖到底板澆筑完成僅用時約140 d。

地鐵側(cè)小基坑平均每層土方量為3 000～5 000 m3，從第2層土方開挖到底板澆筑完成用時約45 d。

在施工組織中特別注意了以下幾方面：

1）基坑開挖前進行降水試驗，確認圍護結(jié)構(gòu)的封閉性和隔斷承壓水的有效性，這對深基坑開挖的安全是極其重要的。

2）合理安排分區(qū)、分塊、對稱、平衡、限時的開挖計劃，做到隨挖隨撐，支撐的及時跟進是保證控制基坑變形的基礎(chǔ)。為嚴格控制坑底隆起，減少對地鐵的影響，邊挖邊形成墊層，快速形成底板，在挖土完成7～10 d完成全部底板。

3）機械設(shè)備、人力物力、周邊穩(wěn)定等均是快速施工的保障，基坑處于上海的鬧市區(qū)，保證出土的土方量和連續(xù)施工是重要的措施。

4）做好各類針對性的應(yīng)急預(yù)案，不因突發(fā)狀況影響基坑的開挖施工。

4 監(jiān)測分析

4.1 基坑變形

基坑施工過程中，對基坑圍護測斜、立柱樁隆起、支撐軸力、周邊管線及建筑等均進行了監(jiān)測，監(jiān)測頻率根據(jù)開挖工況調(diào)整（圖4）。

圖4 A基坑地下連續(xù)墻測斜點平面示意

對不同部位地下連續(xù)墻的典型測斜情況進行分析，鄰地鐵側(cè)大區(qū)側(cè)墻測斜（CX36）最大點發(fā)生在地面以下29 m，測斜值約63 mm，中隔墻（CX66）及另一側(cè)地下連續(xù)墻（CX12）測斜最大點發(fā)生在地面以下30.5 m及27.5 m，測斜值約87 mm及81 mm，滿足基坑二級環(huán)境保護要求。雖然大基坑鄰地鐵側(cè)地下連續(xù)墻變形略超過0.18%的一級保護要求，但在上海典型軟土地區(qū)開挖如此深大的基坑，其變形控制也算是成功的，且對于地鐵來說，這一變形是發(fā)生在大、小坑的分坑中隔墻處，車站自身結(jié)構(gòu)的變形量控制在4 mm以內(nèi)，說明分區(qū)施工對控制相鄰地鐵附加變形是非常有效的。

近地鐵側(cè)小區(qū)開挖施工過程中，亦設(shè)置了對應(yīng)的測斜點（圖5）。對與地鐵附屬代建區(qū)共用的地下連續(xù)墻補設(shè)了地下連續(xù)墻測斜孔（CX104），基坑開挖過程，共用地下連續(xù)墻測斜僅變化0.8 mm（該孔位從大基坑開挖至小坑開挖完成的累積變化量僅9 mm）。與大坑中隔墻（CX42）地下連續(xù)墻測斜變化約3 mm，小坑之間中隔墻（CX77）地下連續(xù)墻測斜變化約18.7 mm。可見劃分小坑是非常必要的，通過自動軸力鋼支撐系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效控制小坑開挖過程中的地下連續(xù)墻變形，從而保護地鐵設(shè)施。

圖5 小基坑測斜點平面示意

4.2 地鐵變形

基坑施工的全過程對鄰近的地鐵結(jié)構(gòu)采用人工測量結(jié)合自動化設(shè)備進行了全面、全過程監(jiān)測（圖6）。

圖6 地鐵變形監(jiān)測點布置

大坑A區(qū)開挖施工期間，基坑對應(yīng)地鐵車站近側(cè)道床中間點（SX38）呈現(xiàn)隆起變形，A區(qū)底板完成時變形累積量約4 mm。端頭井隧道段（XX22）呈現(xiàn)下沉變形，A區(qū)底板完成時變形累積量約－4 mm。地鐵變形未出現(xiàn)報警。

小坑C區(qū)開挖施工期間，基坑對應(yīng)地鐵車站近側(cè)道床中間點（SX38）比較平穩(wěn)，變化量不大，這與小坑開挖期間基坑圍護變形控制較好直接相關(guān)。端頭井隧道段（XX22）呈現(xiàn)微隆起狀態(tài)，變化量約2 mm。

項目施工全過程，地鐵車站結(jié)構(gòu)及隧道變形呈現(xiàn)明顯的不同趨勢，地鐵車站呈現(xiàn)向上隆起變形，區(qū)間隧道呈現(xiàn)向下沉降變形（圖7）。正對基坑區(qū)域車站總體隆起，SX38點最大隆起量11.8 mm，而出站后的隧道部位呈現(xiàn)下沉趨勢，SX21點最大沉降量18 mm（圖8）。地鐵結(jié)構(gòu)變形處于可控范圍內(nèi)。

圖7 近基坑側(cè)地鐵結(jié)構(gòu)沉降累計曲線

圖8 近基坑側(cè)地鐵結(jié)構(gòu)典型點沉降歷時曲線

5 結(jié)語

海門路55號地塊項目是近年來上海地鐵車站緊鄰的大面積超深基坑，通過合理的圍護設(shè)計，嚴謹?shù)氖┕そM織，成功實施了基坑的開挖施工，對地鐵車站保護是有效的。但由于隧道與車站結(jié)合部位結(jié)構(gòu)剛度變化大，節(jié)點抗變形能力薄弱，該部位最終還是有一定的差異變形，故通過后期的注漿治理保證了地鐵的運營安全。

緊鄰地鐵車站結(jié)構(gòu)的深大基坑會造成車站結(jié)構(gòu)隆起變形，而鄰近的隧道下沉變形，需要特別關(guān)注站隧結(jié)合部位的不均勻沉降，注意結(jié)構(gòu)病害的檢查，新增滲漏水、裂縫等必須及時治理。

鄰近地鐵的深大基坑應(yīng)根據(jù)工程難點、工程與地鐵相對關(guān)系、地質(zhì)條件等諸多因素，在設(shè)計階段充分考慮地鐵保護措施，合理分區(qū)，選擇可靠的基坑圍護形式、加固方案、支撐布局等。在施工階段，貫徹設(shè)計意圖，加強施工組織管理，對每一層土體每一個分塊進行編號，按順序限時施工，密切結(jié)合各方監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時反饋指導(dǎo)施工[1]。

在本案例中，地鐵建設(shè)時提前綜合考慮了后期開發(fā)，結(jié)合附屬設(shè)施的建設(shè)，提前完成了整條寬25 m的地下結(jié)構(gòu)，作為今后大基坑施工時的隔離帶。正是這種超前的建設(shè)預(yù)留減小了后期開發(fā)建設(shè)的難度和風(fēng)險[2-5]，有效地保護了已建成的地鐵車站，該建設(shè)模式可以為今后同類工程提供借鑒和參考。