華中良

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海 200092）

1 工程概況

東西通道工程是上海市CBD核心區(qū)井字形通道方案的重要組成部分，全長約7 km。軌道交通14號線是上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中一條重要的市區(qū)級線路。根據(jù)線路規(guī)劃，14號線在陸家嘴東路與陸家嘴環(huán)路路口以東從北側(cè)下方斜向穿入東西通道底板下，后與東西通道沿浦東大道共線前行，平面布置如圖1所示。

圖1 穿越節(jié)點平面布置圖

東西通道為地下道路工程。根據(jù)線路設(shè)計方案，該穿越節(jié)點為長條形基坑，基坑寬度約26 m，開挖深度為15 m～18.8 m，長約120 m，為地下兩層結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工?；觾蓚?cè)有若干幢多（高）層建筑物，現(xiàn)狀地面下有給水、雨污水、信息、煤氣等管線。待建軌道交通盾構(gòu)區(qū)間隧道頂距東西通道結(jié)構(gòu)底板底為2 m～3 m。

根據(jù)東西通道及軌道交通14號線實施計劃，該節(jié)點東西通道先行實施，軌道交通盾構(gòu)區(qū)間后期下方穿越。因此在保證東西通道基坑安全實施的同時，如何為盾構(gòu)隧道后期穿越預(yù)留足夠的實施條件，并且確保后期盾構(gòu)穿越時東西通道結(jié)構(gòu)的安全是必須面對的問題。

2 工程地質(zhì)

擬建工程所在位置的土層依次為：①1層雜填土，系近期人工堆填，上部含碎磚、礫石、煤渣等雜物，下部則以粘性土為主；②1層褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)自上而下逐漸變軟；③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該層中夾有第③夾層粘質(zhì)粉土分布；④層淤泥質(zhì)粘土，呈流塑狀態(tài)，夾少量薄層粉砂；⑤1層灰色粉質(zhì)粘土，夾薄層粉砂，上部夾粘土，呈可塑～軟塑狀態(tài)；⑥層暗綠～草黃色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較好；⑦1層砂質(zhì)粉土，局部為粉砂及少量薄層粘性土；⑦2層粉砂，局部以細(xì)砂為主。土層參數(shù)見表1所列。

表1 土層參數(shù)表

3 總體實施方案

上海地區(qū)的類似工程如軌道交通4號線宜山路站和復(fù)興東路隧道浦西暗埋段均采用在穿越位置采用特殊幅地下墻，后期盾構(gòu)機直接切削的方案。但在該工程中，由于軌道交通盾構(gòu)區(qū)間與該工程基坑斜交角度大，因采用盾構(gòu)機直接切削方案地下墻需與盾構(gòu)機垂直，即需要擴大基坑的平面范圍，勢必造成地下空間資源的浪費，增加工程投資，同時存在盾構(gòu)機因切削能力不足影響穿越的巨大風(fēng)險。

考慮到盾構(gòu)區(qū)間后期斜向穿越的要求，該工程在盾構(gòu)斜向穿越側(cè)采用了超短地下墻+SMW工法樁的圍護結(jié)構(gòu)，如圖2所示。超短地下墻墻底距盾構(gòu)隧道頂大于1 m。超短地下墻滿足施工及使用階段的受力要求（使用階段與內(nèi)襯共同受力），SMW工法樁插入較深，滿足施工階段的整體穩(wěn)定、抗隆起等穩(wěn)定性要求。SMW工法樁內(nèi)插型鋼在該工程基坑實施完畢后拔除，為盾構(gòu)穿越預(yù)留條件。采用該方案，不僅避免了切割方案潛在的風(fēng)險，且基坑平面范圍無需擴大，開挖深度無需加深，節(jié)約了工程投資，降低了施工風(fēng)險。

圖2 工程實施方案的橫剖面圖

4 非對稱圍護結(jié)構(gòu)分析

從圖2可以看出，該工程一側(cè)為常規(guī)深地下墻，另一側(cè)為超短地下墻+SMW工法樁，圍護結(jié)構(gòu)為非對稱結(jié)構(gòu)。工法樁內(nèi)插型鋼內(nèi)力是否滿足要求？超短地下墻側(cè)圍護結(jié)構(gòu)變形是否滿足要求？本文對該非對稱圍護結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

選取基坑開挖深度為18.3 m處進(jìn)行計算?；訉挾葹?6 m。沿豎向設(shè)置四道支撐，第一、二、四道支撐為混凝土支撐，第三道為鋼支撐?；炷林谓孛娉叽绶謩e為800 mm×800 mm、1000 mm×1000 mm、1200 mm×1200 mm，支撐水平間距為8 m。鋼支撐為Φ609×16鋼支撐，支撐水平間距為3 m。支撐豎向間距為 1.5 m、5 m、4.3 m、3.9 m、3.6 m。兩側(cè)地下墻厚均為1000 mm，深地墻長30 m，短地墻長20.5 m。工法樁直徑為850 mm，滿插700×300×13×24型鋼，工法樁長30 m。

基坑開挖回筑過程采用增量法，按照“先變形，后支撐”的原則進(jìn)行計算。超短地墻和SMW工法樁之間用只能受壓的剛性桿件連接。計算結(jié)果如圖3～圖8所示。

上述內(nèi)力計算結(jié)果均為標(biāo)準(zhǔn)值。

從上述計算結(jié)果可以得出以下幾點結(jié)論：

圖3 深墻彎矩包絡(luò)圖

圖4 深墻水平位移包絡(luò)圖

圖5 短墻彎矩包絡(luò)圖

圖6 短墻水平位移包絡(luò)圖

圖7 工法樁內(nèi)插型鋼彎矩包絡(luò)圖

圖8 工法樁內(nèi)插型鋼剪力包絡(luò)圖

（1）深墻、短墻最大彎矩值均出現(xiàn)在拆第四道支撐工況，深墻最大彎矩值約為1300 kN·m，短墻最大彎矩值約為1200 kN·m，這是因為短墻側(cè)圍護結(jié)構(gòu)為地墻+工法樁，工法樁承擔(dān)部分荷載，所以短墻最大彎矩值略小于深墻。同樣的原因，深墻最大水平位移（23 mm）略大于短墻（22 mm）。

（2）短墻由于坑底以下部分嵌入深度較淺，其水平位移的曲線形狀與深墻不同。

（3）由于工法樁內(nèi)插型鋼的折算抗彎剛度僅為地墻的1/6.2，其承擔(dān)的荷載較小，因此其彎矩、剪力值均較小。

（4）在短墻墻底位置，由于抗彎剛度突變，工法樁內(nèi)插型鋼的彎矩、剪力值均有突變現(xiàn)象。

5 其他措施

該工程還采取了若干措施以保證基坑的安全實施，并盡量減小后期盾構(gòu)穿越對該工程結(jié)構(gòu)的影響。

5.1 橫向超短地下墻

該工程中除在盾構(gòu)斜向穿越位置沿縱向采用了超短地下墻外，在坑底以下還沿基坑縱向間隔設(shè)置若干橫向超短地下墻，其深度和縱向超短地下墻相同。橫向超短地下墻可減小施工階段圍護結(jié)構(gòu)的水平位移和坑外地面沉降，保證基坑的安全實施。

5.2 坑底加固

盾構(gòu)斜向穿越位置坑底采用全斷面旋噴樁加固。旋噴加固既可以減少基坑實施階段坑底隆起量、圍護結(jié)構(gòu)的水平位移及坑外地面沉降，還可以改善坑底土體的性質(zhì)，減小后期盾構(gòu)穿越對該工程的影響。

5.3 預(yù)留注漿孔

在該工程結(jié)構(gòu)底板內(nèi)預(yù)埋注漿孔及沉降觀測計，在使用階段或盾構(gòu)穿越時對結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)構(gòu)變形超過報警值時，及時注漿以保證結(jié)構(gòu)安全。

5.4 非對稱內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計

從圖2可以看出，該工程左右地下墻坑底以下長度相差較大，且墻底所在土層性質(zhì)相差很大（盾構(gòu)斜穿側(cè)墻底位于④～⑤1層，非斜穿側(cè)墻底位于⑦1～⑦2層），為非對稱結(jié)構(gòu)。為減小這種不對稱給結(jié)構(gòu)帶來的不利影響，在滿足管線埋深等要求的情況下適當(dāng)抬高盾構(gòu)斜穿側(cè)頂板，并適當(dāng)壓低非穿越側(cè)頂板。即減小盾構(gòu)斜穿側(cè)頂板上土的壓重，增加非穿越側(cè)頂板上土的壓重。同時根據(jù)計算在盾構(gòu)斜穿側(cè)底板下設(shè)置樁基，保證結(jié)構(gòu)的整體平衡。

6 結(jié)語

目前東西通道工程該節(jié)點已施工完畢，軌道交通盾構(gòu)區(qū)間隧道尚未推進(jìn)。該工程基坑實施時，安全穩(wěn)定，圍護結(jié)構(gòu)受力、變形、地面沉降等各項監(jiān)測數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計要求。采用超短地下墻+SMW工法樁的新方案避免了常規(guī)方案潛在的施工風(fēng)險，降低了工程造價?？蔀轭愃乒こ烫峁﹨⒖?。

[1]DG/TJ08-61-2010，基坑工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2]陳鴻，馮云，季應(yīng)偉.預(yù)留盾構(gòu)穿越超短地下墻工法樁的圍護結(jié)構(gòu)[J].中國市政工程，2010，（增刊）.