尚艷娜

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092

1 工程概況

上海軌交15號(hào)線古北路站北端緊鄰延安高架，為地下3層島式站臺(tái)車(chē)站。主體規(guī)模160.00 m×21.30 m，站臺(tái)中心處頂板覆土約3.54 m，底板埋深約28.28 m。車(chē)站主體為雙柱三跨現(xiàn)澆鋼混凝土箱形結(jié)構(gòu)，頂板厚900 mm，下一層板厚400 mm，下二層板厚500 mm，底板厚1 400 mm，側(cè)墻為疊合墻形式，采用明挖順作法施工。

2 本工程與延安西路高架橋的關(guān)系

2.1 主體工程

古北路站主體結(jié)構(gòu)基坑位于古北路正下方，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為厚1 200 mm地下連續(xù)墻＋內(nèi)支撐的形式，基坑深度為28.30～30.15 m。古北路規(guī)劃道路紅線寬度為32 m。北端頭井基坑深度約30.15 m，坑底位于第⑤3-1層灰色粉質(zhì)黏土中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用厚1 200 mm地下連續(xù)墻（十字鋼板接頭），墻長(zhǎng)59 m，其中7.5 m為構(gòu)造配筋段，插入比約0.708，墻趾位于第⑧2-2層灰色粉砂、粉質(zhì)黏土互層中。沿基坑深度方向設(shè)置8道支撐，其中第1、3、5道為鋼筋混凝土支撐，第2、4道為壁厚16 mm的φ609 mm鋼支撐，第6、7、8道為壁厚20 mm的φ800 mm鋼支撐。

2.2 附屬工程

古北路站主附屬結(jié)構(gòu)4A、4B號(hào)出入口及2#、3#風(fēng)亭位于地塊內(nèi)，靠近延安西路高架側(cè)基坑深度為14.16 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為φ900 mm@1 050 mm鉆孔灌注樁＋φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁止水帷幕＋內(nèi)支撐的組合式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，沿基坑深度方向設(shè)置4道支撐，第1道為鋼筋混凝土支撐，第2、3、4道為壁厚16 mm的φ609 mm鋼支撐。

2.3 相對(duì)關(guān)系

兩處基坑北端緊鄰延安西路高架（圖1）。延安西路兩側(cè)4A和4B出入口以過(guò)街通道相連，為不影響延安西路交通，采用頂管方式，兩側(cè)工作井均位于地塊內(nèi)。車(chē)站北側(cè)為延安西路高架橋，在此范圍內(nèi)的橋梁采用簡(jiǎn)支梁形式，橋墩基礎(chǔ)采用了φ550 mm預(yù)應(yīng)力管樁，樁底標(biāo)高為－48.5 m。高架橋墩距離北端頭井最近24.62 m，距離4A出入口約17.14 m，距離4B出入口約34.27 m，頂管通道距離最近橋墩樁基為3.50 m。

圖1 車(chē)站基坑與延安西路高架橋樁基平面位置關(guān)系

3 車(chē)站基坑方案及措施

為了保護(hù)延安西路高架，在本工程中采取了加深地下連續(xù)墻、坑內(nèi)加固、伺服鋼支撐＋3道混凝土支撐、坑內(nèi)降壓、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等措施[1-2]。

3.1 圍護(hù)和支撐體系

根據(jù)工程特點(diǎn)、場(chǎng)地條件、盾構(gòu)籌劃和工期要求，結(jié)合管線搬遷和交通疏解需求及總體工程籌劃，車(chē)站主體基坑均采用局部蓋挖法＋明挖順作法施工，附屬基坑采用明挖順作法施工，一期圍擋范圍內(nèi)先行施工主體車(chē)站基坑后繼續(xù)施工西側(cè)2#、3#風(fēng)亭一期基坑。二期圍擋施工剩余附屬結(jié)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約28.28 m，坑底位于第⑤3-1層灰色粉質(zhì)黏土中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用厚1 200 mm地下連續(xù)墻（十字鋼板接頭），墻長(zhǎng)56 m，其中8 m為構(gòu)造配筋段，墻趾位于第⑧2-2層灰色粉砂、粉質(zhì)黏土互層中。沿基坑深度方向設(shè)置7道支撐，其中第1、3、5道為鋼筋混凝土支撐，第2、4道為壁厚1 mm的φ609 mm鋼支撐，第6、7道為壁厚20 mm的φ800 mm鋼支撐，北側(cè)13—20軸中第4、6、7、8道鋼支撐增加伺服系統(tǒng)。

北端頭井基坑深度約30.15 m，坑底位于第⑤3-1層灰色粉質(zhì)黏土中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用厚1 200 mm地下連續(xù)墻（十字鋼板接頭），墻長(zhǎng)59 m，其中7.5 m為構(gòu)造配筋段，墻趾位于第⑧2-2層灰色粉砂、粉質(zhì)黏土互層中。沿基坑深度方向設(shè)置8道支撐，其中第1、3、5道為鋼筋混凝土支撐，第2、4道為壁厚16 mm的φ609 mm鋼支撐，第6、7、8道為壁厚20 mm的φ800 mm鋼支撐，北側(cè)第4、6、7、8道鋼支撐增加伺服系統(tǒng)。施工中通過(guò)適時(shí)調(diào)整伺服鋼支撐的軸力實(shí)現(xiàn)對(duì)地下連續(xù)墻位移的有效控制。

3.2 地基加固

根據(jù)基坑特點(diǎn)，周邊環(huán)境條件和工程地質(zhì)情況，保護(hù)延安西路高架、控制基坑變形，對(duì)基坑進(jìn)行一定范圍的地基加固。車(chē)站主體基坑坑底位于⑤1-2層粉質(zhì)黏土中，為控制混凝土支撐綁扎鋼筋和養(yǎng)護(hù)混凝土期間基坑變形，標(biāo)準(zhǔn)段擬在第5道混凝土支撐下3 m、坑底下3 m均采用高壓旋噴樁抽條加固，并輔之以坑內(nèi)降水，以提高土體被動(dòng)抗力，有效控制基坑變形，抽條加固寬度3 m，間距3 m。北端頭井處，擬在第5道支撐至基坑底下3 m采用高壓旋噴樁抽條＋裙邊加固，抽條＋裙邊加固寬度6 m ，旋噴樁加固土體28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.0 MPa。場(chǎng)區(qū)內(nèi)淺層分布有厚層填土和黏質(zhì)粉土，為防止槽壁坍孔，對(duì)地下連續(xù)墻兩側(cè)采用三軸攪拌樁槽壁加固。

地基加固所采用的水泥一般為強(qiáng)度不低于42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量和水灰比應(yīng)滿足高壓旋噴樁的水泥摻量不宜小于25%，水灰比宜為0.7～1.0。旋噴樁加固前，需在距離施工處20 m以?xún)?nèi)的圍護(hù)墻均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可開(kāi)始旋噴施工，且在基坑開(kāi)挖期間不得進(jìn)行旋噴樁施工。地基加固完成后需采用鉆孔取芯進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢查點(diǎn)的數(shù)量不宜少于施工樁數(shù)的1%，并不應(yīng)少于5點(diǎn)。

3.3 降水方案

為滿足基坑開(kāi)挖施工要求，避免承壓水突涌風(fēng)險(xiǎn)，在施工過(guò)程中，除采用真空深井疏干坑內(nèi)潛水外，還需對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的承壓水進(jìn)行處理。

由于古北路站基坑開(kāi)挖深度大，開(kāi)挖過(guò)程中⑤3-2層、⑧2-2層（微）承壓水有突涌可能，應(yīng)重視承壓水控制不當(dāng)對(duì)基坑開(kāi)挖以及周邊環(huán)境帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，⑤3-2層承壓水含水層頂最淺標(biāo)高為－35.38 m，底部與⑧2-2層直接連通，⑧2-2層承壓水含水層頂最淺標(biāo)高為－51.38 m，水頭標(biāo)高最高為地面下3 m（標(biāo)高約＋0.50 m），根據(jù)計(jì)算結(jié)果，基坑開(kāi)挖至－14.4 m和－20.8 m時(shí)，需依次開(kāi)始降⑤3-2層和⑧2-2層承壓水。承壓水降水時(shí)需根據(jù)實(shí)測(cè)承壓水水頭標(biāo)高及基坑開(kāi)挖深度按需降水。

針對(duì)⑤3-2層及⑧2-2層承壓水突涌風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)計(jì)算兩層均需降壓，兩層水位降深要求相差較大，⑤3-2層厚度較大，垂向滲透小，⑧2-2層向⑤3-2層補(bǔ)給緩慢，為確?；影踩覝p小降水對(duì)周邊環(huán)境的影響，針對(duì)該兩層進(jìn)行分層降壓。同時(shí)結(jié)合基坑圍護(hù)的深度，將降壓井均設(shè)置于坑內(nèi)，濾管底淺于地下連續(xù)墻墻底。井位在基坑范圍內(nèi)基本均勻布置，并避開(kāi)支撐及結(jié)構(gòu)梁、柱等。

在基坑外側(cè)布設(shè)觀測(cè)兼?zhèn)溆镁?，及時(shí)監(jiān)測(cè)坑外水位和沉降量的變化，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，調(diào)整抽水井及抽水流量，指導(dǎo)降水運(yùn)行和開(kāi)挖施工。

3.4 施工監(jiān)測(cè)

本基坑施工監(jiān)測(cè)應(yīng)涵蓋地下工程施工的各個(gè)階段，從基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前2周測(cè)定初始值開(kāi)始，直至施工至回填土結(jié)束、數(shù)據(jù)收斂為止，實(shí)施全過(guò)程信息化施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控，嚴(yán)格控制鄰近地上建（構(gòu)）筑物，地下管線變形和滲漏情況。如果發(fā)現(xiàn)圍護(hù)墻變形超過(guò)控制值，應(yīng)予以重視，必要時(shí)采取主動(dòng)跟蹤補(bǔ)償注漿，控制基坑變形?；娱_(kāi)挖中必須嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)測(cè)并及時(shí)提供各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

4 本工程施工對(duì)延安西路高架的影響分析

4.1 主體基坑開(kāi)挖對(duì)延安西路高架的影響分析

為了較準(zhǔn)確地反映基坑開(kāi)挖卸載對(duì)周邊設(shè)施產(chǎn)生的附加變形影響，計(jì)算分析采用了Midas NX平面彈性有限元軟件，以便模擬基坑圍護(hù)體系與土體間的相互作用，土體自身的彈性特點(diǎn)，以及實(shí)際開(kāi)挖工況等非線性因素。以基坑中部剖面的計(jì)算結(jié)果來(lái)評(píng)估附加影響。建模范圍為基坑及周?chē)s5倍開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的土體，根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以及工程的規(guī)模，此范圍已基本滿足模擬土體的半無(wú)限體特性。

用連續(xù)介質(zhì)有限元法計(jì)算時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，巖土介質(zhì)可根據(jù)不同情況和不同要求選擇不同的本構(gòu)模型。在本工程的計(jì)算中，環(huán)境要求地基的沉降很小，由土體塑性而引起的塑性應(yīng)變也很小，故本文計(jì)算采用的模型為小應(yīng)變土體硬化模型。高架橋樁基距北端頭井基坑最近距離24.6 m，為φ550 mm預(yù)應(yīng)力管樁、樁底標(biāo)高為－48.5 m。

計(jì)算結(jié)果顯示，主體結(jié)構(gòu)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移最大值為29.5 mm≤0.14%H＝42.2 mm（H為基坑開(kāi)挖深度），滿足一級(jí)基坑變形控制要求；地面沉降最大值為27 mm≤0.10%H＝30 mm，滿足GB 50911—2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》第9.3.1條的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)上海市市政行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市橋梁隧道安全保護(hù)區(qū)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，墩臺(tái)均勻總沉降值需小于10 cm，相鄰墩臺(tái)總沉降差值為5 cm，墩臺(tái)頂面水平位移為2.5 cm。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，延安西路高架橋樁基礎(chǔ)最大沉降為4.45 mm＜100 mm，水平最大位移為7.2 mm＜25 mm，故基坑開(kāi)挖對(duì)高架橋樁基礎(chǔ)的影響可控。

4.2 主體基坑降水對(duì)延安西路高架的影響分析

根據(jù)詳勘報(bào)告和抽水試驗(yàn)獲取的參數(shù)進(jìn)行理論分析計(jì)算，得出降水引起的地表沉降。將基坑開(kāi)挖和降水引起的地表最大沉降進(jìn)行疊加，得到延安西路高架橋樁基附近地表產(chǎn)生的最大沉降預(yù)估值為29.6 mm≤0.10%H＝30.15 mm，滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

既有建（構(gòu)）筑物附近的深基坑施工是多見(jiàn)的，保護(hù)措施因各種因素而不同。如何選擇最有利、最合適、最安全有效的保護(hù)方案，是設(shè)計(jì)和施工的一大考驗(yàn)，也是一個(gè)討論、驗(yàn)證和不斷探索的過(guò)程。這類(lèi)工程的共同核心要素是最大限度地保證既有建（構(gòu)）筑物的安全，減少變形。筆者借鑒在建工程中的實(shí)際案例，在解決難點(diǎn)的過(guò)程中不斷探討和研究?？偨Y(jié)了既有建（構(gòu)）筑物周邊深基坑施工中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)和事項(xiàng)，希望能為類(lèi)似工程提供參考。

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程:JGJ 120—1999[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1999.

[2] 李果.深基坑近接施工技術(shù)研究[D].重慶:重慶交通大學(xué),2018.