盈豐（上海）房地產(chǎn)發(fā)展有限公司 上海 200041

1 工程概況

1.1 工程總體概況

上海市靜安區(qū)40#和46#地塊（俗稱(chēng)“大中里改造工程”）綜合發(fā)展項(xiàng)目位于上海靜安區(qū)繁華的南京西路商圈。一條吳江路將本工程分為南區(qū)（40#地塊）和北區(qū)（46#地塊）2 個(gè)地塊，其中40#地塊緊鄰軌道交通13#線南京西路站，46#地塊范圍內(nèi)有軌道交通2號(hào)線運(yùn)營(yíng)區(qū)間（南京西路站至人民廣場(chǎng)站）隧道從場(chǎng)地東西方向穿越。本工程擬在46#地塊內(nèi)、軌道交通2號(hào)線正上方建造1～3 層的休閑商業(yè)廣場(chǎng)式上蓋工程，見(jiàn)圖1。

圖1 46#地塊項(xiàng)目效果圖

1.2 基坑工程概況

46#地塊面積約4 300 m2，其中深基礎(chǔ)范圍（A區(qū)）基坑開(kāi)挖深度3.95～4.55 m，面積約3 810 m2，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW工法樁；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，基坑平面見(jiàn)圖2。

圖2 基坑平面

1.3 與軌交2號(hào)線運(yùn)營(yíng)隧道關(guān)系

本工程46#地塊內(nèi)有運(yùn)營(yíng)的軌道交通2號(hào)線隧道從場(chǎng)地東西方向穿越。區(qū)間隧道Φ6.2 m，管壁厚350 mm，隧道頂埋深約9.0 m，基坑開(kāi)挖深度為3.95～4.55 m，基礎(chǔ)底板底面距離運(yùn)營(yíng)隧道頂約4.45 m，位于基坑下方的區(qū)間隧道長(zhǎng)度約為100 m。

2 地質(zhì)及水文情況

2.1 工程地質(zhì)情況

根據(jù)本工程勘察報(bào)告，地塊60.30 m深度范圍內(nèi)，均為第四紀(jì)松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土以及砂土組成。場(chǎng)地為古河道切割區(qū)，第⑥層缺失，第⑤層厚度較厚，第⑦層上部受切割，層頂稍有起伏。

2.2 水文及不良土質(zhì)情況

場(chǎng)地內(nèi)地下水類(lèi)型主要為松散巖類(lèi)孔隙水，對(duì)本工程有影響的地下水類(lèi)型可分為潛水和承壓水。地下水埋深一般為1.10～1.40 m，上海市年平均水位埋深為0.5～0.7 m，本工程設(shè)計(jì)中采用地下水位0.5 m；（微）承壓水主要分布于第⑤2層粉土及第⑦2層粉砂層中。由于46#地塊基坑開(kāi)挖深度較淺，經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算基坑開(kāi)挖期間不需要降微承壓水或承壓水，僅需降潛水。場(chǎng)地內(nèi)老建筑物基礎(chǔ)、地下障礙物較多，對(duì)施工有一定的影響。

3 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)[1,2]

3.1 周邊環(huán)境特殊、復(fù)雜

本工程坐落在上海著名的南京西路商業(yè)圈，場(chǎng)地內(nèi)有運(yùn)營(yíng)的軌道交通2號(hào)線區(qū)間隧道（上、下行線）從東西方向穿越，且基坑底距離隧道頂僅有4.8 m。場(chǎng)地內(nèi)留有未拆除的解放前人防地下室，且分布較廣，周邊地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，給施工帶來(lái)了較多困難，增大了技術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)性。

3.2 隧道保護(hù)要求高

根據(jù)《上海市地鐵沿線建筑施工保護(hù)地鐵技術(shù)管理暫行規(guī)定》等要求，為確保運(yùn)營(yíng)隧道的安全運(yùn)行，施工中須按如下變形控制指標(biāo)進(jìn)行保護(hù)。

（a）兩軌道橫向高差＜4 mm，軌向偏差和高低差最大尺度值＜4 mm/10 m。

（b）地鐵結(jié)構(gòu)最終絕對(duì)沉降、隆起值和水平位移值＜10mm，施工引起的地鐵結(jié)構(gòu)變形＜0.5 mm/d。變形曲線的曲率半徑R≥15 000 m，結(jié)構(gòu)相對(duì)彎曲≤1/2 500，隧道收斂日變化量＜2 mm，結(jié)構(gòu)最終收斂變化值＜10 mm。

（c）報(bào)警值：監(jiān)測(cè)值超過(guò)日指標(biāo)或總變形控制量的1/2時(shí)立即報(bào)警。

（d）隧道上方堆載不超過(guò)0.8 m高土方等障礙物，嚴(yán)格控制堆載。

3.3 基坑周邊地面沉降控制要求高

根據(jù)場(chǎng)地周?chē)h(huán)境的要求，基坑周邊地表沉降應(yīng)控制在10 mm以內(nèi)，管線的報(bào)警位移控制在6 mm以內(nèi)。由于本工程位于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道上方，環(huán)境保護(hù)控制的關(guān)鍵在于控制坑底土體隆起值，因此基坑開(kāi)挖階段坑底土體隆起值須控制在10 mm內(nèi)。

3.4 基坑變形控制要求高

設(shè)計(jì)要求施工中須嚴(yán)格控制基坑變形值，控制標(biāo)準(zhǔn)為：基坑北側(cè)墻體的水平位移≤12 mm；坑外地表沉降≤10 mm； 坑底最大隆起≤10 mm。

3.5 噪聲控制及監(jiān)測(cè)要求高

由于地處鬧市區(qū)，距離周?chē)用駞^(qū)較近，施工噪聲、揚(yáng)塵控制是一大難點(diǎn)。同時(shí)按地鐵監(jiān)護(hù)管理部門(mén)要求，隧道以上的基礎(chǔ)施工只能在晚間地鐵停運(yùn)的時(shí)間段內(nèi)施工，且須加強(qiáng)對(duì)施工和隧道的監(jiān)測(cè)，尤其是隧道頂部和兩側(cè)的土體加固施工和樁基開(kāi)挖施工，這也增加了設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)的難度。

4 設(shè)計(jì)和施工保護(hù)措施

針對(duì)以上工程難、特點(diǎn)及要求，本工程在前期策劃及施工籌劃中通過(guò)采取一系列的技術(shù)措施，以控制地鐵隧道及基坑、建筑物的變形和安全。

4.1 設(shè)計(jì)保護(hù)措施[3,4]

在本工程的基坑評(píng)審中專(zhuān)家就圍護(hù)設(shè)計(jì)提出了意見(jiàn)和建議，圍護(hù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位按專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行了技術(shù)調(diào)整。

4.1.1 坑內(nèi)滿堂加固，控制隧道變形

A區(qū)基坑采用明挖順作施工，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），SMW工法樁樁長(zhǎng)12 m，內(nèi)插型鋼不拔除。A區(qū)基坑采用SMW三軸攪拌樁滿堂加固，其中在軌交2號(hào)線隧道中間及兩側(cè)的加固深度均達(dá)到地鐵區(qū)間隧道的底部以下6 m，形成“門(mén)”式加固。坑內(nèi)“門(mén)”式加固體與工程樁共同作用，以控制基坑卸載回彈變形。采用滿堂加固后，基坑開(kāi)挖期間不進(jìn)行降水，減少抽水對(duì)土層的擾動(dòng)影響。B區(qū)由于開(kāi)挖深度較淺，采用1∶1的放坡開(kāi)挖。

4.1.2 超長(zhǎng)鉆孔灌注樁，控制建筑工后沉降

本工程橫跨軌道交通2號(hào)線運(yùn)營(yíng)隧道，對(duì)地鐵的附加沉降及附加壓力控制非常嚴(yán)格，為控制建筑工后沉降及合理選擇樁基的持力層，設(shè)計(jì)考慮采用Φ850 mm鉆孔灌注樁，樁基持力層選擇為第⑨層，有效樁長(zhǎng)71.10 m。

4.1.3 分塊、限時(shí)開(kāi)挖，及時(shí)澆筑、壓載

考慮到地鐵保護(hù)的要求，設(shè)計(jì)要求施工中先開(kāi)挖施工A區(qū)（挖深3.95～4.55 m），再開(kāi)挖施工B區(qū)（挖深1.55 m），以減少一次性開(kāi)挖卸載對(duì)下臥運(yùn)營(yíng)隧道的影響。其中A區(qū)設(shè)計(jì)為36 個(gè)分塊，B區(qū)分6 塊（圖3），要求A區(qū)底板完成并達(dá)到強(qiáng)度后再開(kāi)挖B區(qū)，同時(shí)基坑開(kāi)挖及底板施工時(shí)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。

圖3 分塊開(kāi)挖平面布置

A區(qū)基坑施工要求在軌道交通2號(hào)線停運(yùn)期間的6 h內(nèi)（23：00至次日6：00）完成各分塊的土方開(kāi)挖到底板澆筑等工序。利用時(shí)空效應(yīng)原理，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。

4.1.4 設(shè)置隔震系統(tǒng)

本工程建造1 層和3 層的休閑商業(yè)廣場(chǎng)，包括劇院，加之地處軌道交通2號(hào)線運(yùn)營(yíng)隧道正上方，在軌道交通線路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，可能會(huì)對(duì)一定范圍的建筑物產(chǎn)生振動(dòng)，考慮到地鐵上方商業(yè)的特殊性，工程設(shè)計(jì)單位采用在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的上、下柱墩間加設(shè)高700 mm的隔振層，通過(guò)設(shè)置隔振系統(tǒng)來(lái)減輕地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)對(duì)建筑物產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲影響。

4.2 施工技術(shù)保護(hù)措施[5,6]

4.2.1 地下障礙物清除保護(hù)措施

本工程地下障礙物為解放前地下人防結(jié)構(gòu)，埋深近5 m，下臥運(yùn)營(yíng)隧道較淺，僅8 m多，若采取大開(kāi)挖勢(shì)必導(dǎo)致隧道上方卸載后上浮變形，且大量的振動(dòng)鑿除也不利隧道變形控制，施工中綜合考慮各種設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇全回轉(zhuǎn)CD機(jī)進(jìn)行清障，采用Φ1 200 m鋼套管，進(jìn)行“梅花樁”布置，套管到達(dá)深度后，由履帶式起重機(jī)吊住CD機(jī)配套沖抓抓斗，使抓斗伸入套管內(nèi)取出障礙物，清除人防底板，之后采用5%水泥土進(jìn)行管道內(nèi)回填施工。如此施工，共成孔755 孔，變形控制穩(wěn)定，無(wú)報(bào)警產(chǎn)生，有效地控制了周邊管線、隧道的沉降變形。

4.2.2 土體加固

根據(jù)Winkler地基模型理論，如果對(duì)基坑底部及隧道周邊土體進(jìn)行加固，可以提高土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，增大地基土的基床系數(shù)，從而減少隧道變形。

按“門(mén)”式加固設(shè)計(jì)的要求，地基加固中地鐵隧道側(cè)按先近后遠(yuǎn)、先深后淺的原則組織施工，最貼近隧道側(cè)的加固在地鐵列車(chē)停運(yùn)后實(shí)施。攪拌樁施工順序嚴(yán)格采用分段“跳打施工法”，以有利于消減因在SMW注漿時(shí)所產(chǎn)生的對(duì)地鐵隧道的擠土效應(yīng)。

施工中根據(jù)設(shè)計(jì)及地鐵監(jiān)護(hù)單位要求，在地塊內(nèi)隧道外側(cè)進(jìn)行SMW工法樁非原位試驗(yàn)，試驗(yàn)取3 組并分別在1.5 m和3 m位置處布設(shè)土體測(cè)斜管，通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化施工參數(shù)，以減少SMW成樁施工的擠土影響，最終試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，距離樁心3.0 m處測(cè)孔實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)變形峰值滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.3 鉆孔灌注樁施工

本工程樁基設(shè)計(jì)143 根Φ850 mm 、強(qiáng)度等級(jí)為C35的抗拔樁，有效樁長(zhǎng)71.10 m，樁端進(jìn)入⑨層土， 單樁承載力設(shè)計(jì)值為4 200 kN，并采用樁端后注漿處理。

按地鐵技術(shù)審查意見(jiàn)“樁基必須待加固完成后施工，加固體以下單樁施工時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制在12 h內(nèi)。應(yīng)在遠(yuǎn)離隧道的位置先進(jìn)行試樁，優(yōu)化施工參數(shù)，確保臨近地鐵的樁基施工穩(wěn)定性及時(shí)間要求”。施工中，先采用普通工程鉆機(jī)（GPS-10）進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，經(jīng)多次試樁均難以滿足加固體以下12 h要求，后經(jīng)過(guò)多方溝通及對(duì)現(xiàn)有的施工工藝優(yōu)化，最終采用全液壓循環(huán)鉆機(jī)（SP30），增加一定的措施來(lái)確保成樁時(shí)間滿足地鐵監(jiān)護(hù)的要求。

4.2.4 分區(qū)分塊施工

在底板施工過(guò)程中，分區(qū)分塊合理與否直接影響開(kāi)挖過(guò)程中坑底的隆起程度，分塊既不能過(guò)大也不能過(guò)小，過(guò)大易導(dǎo)致每次開(kāi)挖隆起過(guò)大，分塊過(guò)小易導(dǎo)致工期拖延，不利于快速施工。

施工中由業(yè)主牽頭設(shè)計(jì)、施工和地鐵監(jiān)護(hù)管理部門(mén)召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，最終確定：2號(hào)線運(yùn)營(yíng)隧道上方范圍內(nèi)的底板分2 個(gè)階段實(shí)施，劃分成多個(gè)3 m×21 m的小塊分塊施工，即按地鐵監(jiān)護(hù)的要求每個(gè)分塊面積控制在90 m2內(nèi)，共計(jì)分了59 塊施工塊。每一施工塊必須保證隧道兩側(cè)至少各有1 根灌注樁與底板可靠連接，與底板共同抗浮。平面單次挖土寬度原則上不超過(guò)3 m，局部視隧道變形情況調(diào)整挖土寬度。

隧道上方土體開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工均安排在夜間列車(chē)停運(yùn)至次日凌晨列車(chē)恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，整個(gè)過(guò)程控制在7 h（23：00至次日06：00）內(nèi)完成。要求各工序間必須銜接緊密，減少工序搭接時(shí)間，為下道工序創(chuàng)造時(shí)間優(yōu)勢(shì)。施工中每塊挖土、鑿樁、檢測(cè)時(shí)間控制在3.5 h以內(nèi)，鋪蓋3 cm碎石墊層、10 cm EPS板和2 cm九夾模板、底板鋼筋吊裝（1 500 kN履帶吊）及立模板的時(shí)間在3.5 h內(nèi)，驗(yàn)收及混凝土澆筑控制在1.5 h內(nèi)，施工中各工序穿插進(jìn)行，總用時(shí)控制在7 h內(nèi)。后一幅底板鋼筋與前一幅底板鋼筋之間的連接的搭接段采取現(xiàn)場(chǎng)綁扎、焊接。

4.2.5 施工監(jiān)測(cè)

除上述措施外，對(duì)隧道進(jìn)行全方位監(jiān)控也是十分必要的技術(shù)保證措施。為確保運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的安全 ，施工中業(yè)主委托了第三方及地鐵專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)單位對(duì)地鐵隧道尤其是軌交2號(hào)線隧道的變形進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，采用自動(dòng)化程度和精度較高的儀器進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)，高危施工單元進(jìn)行要點(diǎn)施工。

4.2.6 隔振器安裝

本工程采用在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的上、下柱墩間加設(shè)700 mm的隔振層，施工招標(biāo)中經(jīng)多方比選，最終確定采用由比利時(shí)CDM廠生產(chǎn)的CDM-CHR-BOX隔振器，該隔振器主要安裝流程分成四部分，即前期準(zhǔn)備、下柱墩施工、安裝CDM-CHR-BOX及上柱墩施工。

（a）在分塊底板筏板下柱墩基礎(chǔ)澆筑前安裝Φ30 mm GD-Q345插筋，插筋向下的錨固長(zhǎng)度及出板面的高度須滿足設(shè)計(jì)要求。

（b）筏板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)下柱墩進(jìn)行澆筑，同時(shí)須確保錨筋的水平定位誤差在3 mm內(nèi)，相鄰2 個(gè)下柱墩間的誤差控制在±5 mm內(nèi)。

（c）待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆模，用防水膠紙包裹鋼筋螺紋部分，在四周表面鋪設(shè)厚20 mm C40強(qiáng)度以上混凝土自流平層，然后根據(jù)圖紙安裝CDM-CHR-BOX隔振器。

（d）CDM-CHR-BOX隔振器安裝后，鋪設(shè)頂部厚10 mm的預(yù)制鋼板，緊固后對(duì)各組彈簧的頂部10 mm鋼板進(jìn)行水平檢測(cè)，確保誤差控制在±2 mm內(nèi)，然后進(jìn)行模板施工、鋼筋綁扎及上柱墩混凝土澆筑。CDM-CHR-BOX隔振器的剖面見(jiàn)圖4。

5 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析[7,8]

本工程整個(gè)基坑施工過(guò)程中，按有關(guān)規(guī)定實(shí)施了第三方監(jiān)測(cè)及第四方地鐵安全影響專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，上、下行線部分隆沉值及收斂值的日變量、累計(jì)變量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)+0.5 mm/d及5 mm報(bào)警值，隧道呈壓扁的橢圓形變形。

圖4 CDM-CHR-BOX隔振器剖面

為防止隧道變形進(jìn)一步加大，施工單位及時(shí)調(diào)整施工方案，通過(guò)合理安排施工分塊、工序、進(jìn)度，尤其在開(kāi)挖過(guò)程中通過(guò)控制挖土?xí)r間、預(yù)先鋪設(shè)碎石、EPS板及模板、預(yù)制底板鋼筋籠吊裝、每分塊底板鋼筋采用機(jī)械連接、及時(shí)澆筑混凝土及回壓等措施，最終有效控制了運(yùn)營(yíng)中地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形。

6 結(jié)語(yǔ)

在運(yùn)營(yíng)地鐵隧道正上方、鬧市區(qū)復(fù)雜的地理環(huán)境下，建造1～3 層的商業(yè)建筑存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。本工程在實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)采取合理科學(xué)的工藝和技術(shù)措施，借鑒和引進(jìn)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀成熟的隔振技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行深入的研究和試驗(yàn)，較為順利地完成了建設(shè)任務(wù)，過(guò)程中地鐵隧道各項(xiàng)監(jiān)測(cè)變形量均在控制之內(nèi)，確保了地鐵隧道的安全運(yùn)營(yíng)，也為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)、施工和管理提供了良好的借鑒。