劉巽全 范仙明

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

1 工程概況

1.1 建筑概況

背景工程位于上海虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期03地塊南塊，處于上海虹橋交通樞紐區(qū)域內(nèi)，地塊東鄰申虹路，南靠蘇虹路、西至申長(zhǎng)路，北為錫虹路，總用地面積為32 176.6 m2。地上建筑面積113 035.84 m2，地下建筑面積84 100 m2，地塊內(nèi)建成后為虹橋萬(wàn)科中心。

1.2 工程周邊環(huán)境

本工程基坑開(kāi)挖面積約29 605 m2，形狀呈近似規(guī)則的矩形，東西向長(zhǎng)度197 m，南北向長(zhǎng)度157 m，周長(zhǎng)約710 m?；哟竺娣e開(kāi)挖深度為15.76 m，局部降板區(qū)域開(kāi)挖深度為16.31～18.06 m（圖1）。

圖1 基坑周邊環(huán)境及挖深示意

基坑地下室邊界緊鄰四周道路，距離道路最近處僅3 m。東南側(cè)沿申虹路80 m長(zhǎng)度為已施工地下通道，本項(xiàng)目擬建地下室外墻邊界進(jìn)入該地下通道7.7 m左右，地下通道底板面標(biāo)高高出地下2層底板面標(biāo)高1.57 m。北側(cè)設(shè)有供能管溝工程，供能管溝與本工程地下室相連通。地下室北側(cè)、西側(cè)、東側(cè)三處與人行通道相連通，周邊有多個(gè)在建工地，且緊鄰虹橋火車站及虹橋機(jī)場(chǎng)，地塊周邊管線布置復(fù)雜。

1.3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)概況

本工程基坑分為東區(qū)、西區(qū)2個(gè)施工區(qū)域，分坑施工。區(qū)域之間采用“鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁”進(jìn)行分隔。整個(gè)基坑圍護(hù)采用“鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁止水帷幕”形式，如表1所示[1-2]。

表1 圍護(hù)體系參數(shù)

2 難、特點(diǎn)分析

2.1 圍護(hù)體系薄弱，基坑變形控制要求高

2.1.1 與同類工程圍護(hù)對(duì)比

對(duì)虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期10個(gè)地塊的圍護(hù)體系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，除了虹橋08地塊嘗試“鉆孔灌注樁＋三軸水泥土攪拌樁”的圍護(hù)形式外，其余均采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體系。剛度相對(duì)薄弱的支護(hù)體系在工程進(jìn)度、工程造價(jià)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但施工過(guò)程變形控制要求高。

2.1.2 圍護(hù)薄弱點(diǎn)分析

1）薄弱點(diǎn)1：預(yù)留管溝通道施工。主體結(jié)構(gòu)北側(cè)完成后需與能源管溝進(jìn)行連通。能源管溝與主體結(jié)構(gòu)之間，除原有基坑主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)形式以外，還增加了拉森鋼板樁進(jìn)行圍護(hù)分隔，樁長(zhǎng)21.0 m（圖2）。

圖2 薄弱點(diǎn)1局部

2）薄弱點(diǎn)2：預(yù)留人行通道施工。主體結(jié)構(gòu)北側(cè)、西側(cè)、東側(cè)將與人行通道相連。人行通道與主體結(jié)構(gòu)之間，除原有基坑主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)形式以外，還增加了SMW工法樁進(jìn)行圍護(hù)分隔，樁長(zhǎng)26.0 m（圖3）。

圖3 薄弱點(diǎn)2局部

2.2 基坑與虹橋火車站下沉廣場(chǎng)部分重疊，施工工況復(fù)雜

基坑擋土墻東側(cè)為虹橋火車站敞開(kāi)式地下車庫(kù)，車庫(kù)上部結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式采用樁筏基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)樁基為長(zhǎng)42 m灌注樁。該擋土墻基坑內(nèi)側(cè)采用重力壩圍護(hù)，項(xiàng)目實(shí)施需先鑿除現(xiàn)有擋土墻，后施工本項(xiàng)目地下室結(jié)構(gòu)，施工工況復(fù)雜。

2.3 地理環(huán)境特殊，政治影響大，社會(huì)關(guān)注度高

基坑位于虹橋商務(wù)區(qū)核心區(qū)地塊，虹橋商務(wù)區(qū)是上?！笆濉逼陂g重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，是帶動(dòng)上海經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)型、促進(jìn)城市空間布局調(diào)整的重大戰(zhàn)略決策，工程的社會(huì)關(guān)注度高。

3 施工總體技術(shù)路線

3.1 基坑變形控制

1）按照“時(shí)空效應(yīng)”，做到“分層、分塊、對(duì)稱、平衡、限時(shí)”開(kāi)挖土方。

2）土方開(kāi)挖與基坑支撐實(shí)行交叉搭接流水施工，加快出土，縮短基坑無(wú)支撐暴露時(shí)間。

3）堅(jiān)持“按需降水”原則，采用信息化監(jiān)測(cè)措施，確保施工安全。

4）制訂完備的基坑變形控制應(yīng)急預(yù)案。

3.2 下沉式廣場(chǎng)工序搭接

1）下沉式廣場(chǎng)圍護(hù)施工采用“咬合樁＋旋噴樁”的形式。

2）基坑?xùn)|南側(cè)高底落差處的咬合樁施工需搭設(shè)鋼平臺(tái)施工，消除標(biāo)高差異。

4 弱剛度圍護(hù)條件的基坑變形控制

4.1 土方分區(qū)施工

4.1.1 施工棧橋優(yōu)化

考慮到流水施工時(shí)將遇到混凝土澆搗與土方開(kāi)挖同時(shí)作業(yè)，棧橋的寬度將大大制約出土的效率。原設(shè)計(jì)第1道混凝土支撐角撐僅基坑西北角設(shè)置棧橋，其他角撐均未設(shè)置棧橋，造成基坑未設(shè)置棧橋角的土方全部要靠小挖機(jī)多次翻轉(zhuǎn)，很大程度上降低了挖機(jī)挖土的效率，為此，我們對(duì)棧橋布置進(jìn)行了優(yōu)化（圖4）。

圖4 棧橋優(yōu)化后平面布置

4.1.2 土方開(kāi)挖施工

鑒于本工程占地面積較大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)工況為整個(gè)基坑分為西坑和東坑，為有效控制基坑及周邊環(huán)境安全，西坑進(jìn)一步劃分為4個(gè)區(qū)域，東坑劃分為3個(gè)區(qū)域?？傮w平面開(kāi)挖方式采用盆式開(kāi)挖“先中后邊”，分區(qū)、分層開(kāi)挖。

西區(qū)基坑首先施工中心區(qū)域（①區(qū)），最快時(shí)間形成混凝土直撐。隨后進(jìn)行②區(qū)、③區(qū)的土方開(kāi)挖并最短時(shí)間內(nèi)形成對(duì)撐。最后同步開(kāi)挖4個(gè)邊角區(qū)域的土方（④區(qū)），形成角撐。當(dāng)西區(qū)B1層結(jié)構(gòu)樓板強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行東區(qū)基坑第2皮土方開(kāi)挖。東區(qū)基坑首先施工中心區(qū)域（⑤區(qū)），最快時(shí)間形成東西向直撐及南北向部分直撐。隨后進(jìn)行⑥區(qū)的土方開(kāi)挖并最短時(shí)間內(nèi)形成南北向?qū)渭盎訓(xùn)|北角角撐。最后同步開(kāi)挖西北邊角及西南邊角區(qū)域的土方（⑦區(qū)），形成角撐（圖5）。

4.2 深基坑降水控制

本工程原設(shè)計(jì)按照每250 m2布置1口疏干井，在進(jìn)行地質(zhì)條件及降水試驗(yàn)結(jié)果分析后，決定按照每200 m2設(shè)計(jì)1口疏干井，共設(shè)計(jì)142口（其中西區(qū)92口，東區(qū)50口）。

在施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行按需降水的原則，嚴(yán)禁超降水，本著綠色環(huán)保的原則，不僅需少降承壓水而且需少降潛水，整個(gè)施工過(guò)程共降潛水4 062.71 m3。

圖5 土方分區(qū)開(kāi)挖流程

4.3 應(yīng)急預(yù)案

以“安全第一，預(yù)防為主”為指導(dǎo)方針，遵循“保護(hù)人員安全優(yōu)先、保護(hù)環(huán)境優(yōu)先、防止和控制優(yōu)先”的原則，建立了事故應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組及事故應(yīng)急工作小組，明確人員職責(zé)和分工，制訂了專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對(duì)各種險(xiǎn)情。

5 與下沉式廣場(chǎng)搭接部位的專有技術(shù)

5.1 總體施工思路

西廣場(chǎng)擋墻與圍護(hù)體結(jié)構(gòu)相交，交點(diǎn)處圍護(hù)體施工前擋墻不可拆除。經(jīng)對(duì)比，咬合樁集清障、圍護(hù)、止水于一體，是一種比較經(jīng)濟(jì)、合理、安全的方案。具體施工工序如下[3-4]：

1）卸除擋土墻墻后部分土體。

2）鑿除擋土墻斜撐。

3）搭設(shè)鋼平臺(tái)施工擋土墻南北節(jié)點(diǎn)處咬合樁，并開(kāi)槽施工西交通廣場(chǎng)內(nèi)鉆孔灌注樁。

4）施工頂圈梁與西廣場(chǎng)底板相連。

5）基坑開(kāi)挖至坑底，施工主體結(jié)構(gòu)地下室。

5.2 地下障礙物處理

1）預(yù)制方樁：圍護(hù)樁施工時(shí)避開(kāi)預(yù)制方樁。

2）西交通廣場(chǎng)地下工程樁：西交通廣場(chǎng)內(nèi)圍護(hù)樁施工空間狹小，原有工程樁樁徑700 mm，樁長(zhǎng)42 m，滿足圍護(hù)體計(jì)算要求，可利用已有的地下工程樁作為圍護(hù)樁。

5.3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處理

擋墻內(nèi)側(cè)有大量的地下障礙物，兩端擋墻節(jié)點(diǎn)處采用φ1 000 mm@800 mm咬合樁，擋墻內(nèi)側(cè)及擋墻處咬合樁樁頂標(biāo)高－2.85 m，樁長(zhǎng)29 m；西交通廣場(chǎng)內(nèi)咬合樁樁頂標(biāo)高－10.58 m，樁長(zhǎng)15m（圖6～圖8）。

圖6 西交通廣場(chǎng)平面

圖7 角點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)

圖8 角點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)

5.4 咬合樁施工

5.4.1 咬合樁設(shè)計(jì)概況

原虹橋交通樞紐西交通廣場(chǎng)施工時(shí)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于本地塊內(nèi)，在本地塊內(nèi)遺留有高10 m的擋土墻、斜撐、舊樁基、重力壩加固及基礎(chǔ)底板等。而本工程的部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于已施工完成的擋墻與西交通廣場(chǎng)車庫(kù)之間（地面以下10 m區(qū)域），主要為咬合樁。其中咬合樁共134根，采用φ1 000 mm@800 mm，樁長(zhǎng)15 m（落深處）、22.63 m（地面處）。

5.4.2 咬合樁施工難點(diǎn)分析及對(duì)策

1）西交通廣場(chǎng)底板破除難度大。西交通廣場(chǎng)側(cè)的基礎(chǔ)厚度為1.25 m，與西交通廣場(chǎng)停車庫(kù)交界處的厚度達(dá)2.15 m（其中鋼筋混凝土底板厚度1.10 m，斜邊三角形素混凝土厚度0.90 m，素混凝土墊層厚度0.15 m），在施工前必須先進(jìn)行破除，擋土墻高達(dá)10 m，且承擔(dān)了與擋墻間的傳力作用，因此施工時(shí)需根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地下水的實(shí)際情況確定破除深度（圖9）。

2）高低落差處咬合樁施工平臺(tái)要求高。在擋墻高低落差處的咬合樁必須搭設(shè)鋼平臺(tái)進(jìn)行施工，由于雙套管全螺旋回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（CD機(jī)）的自重大，加上鋼平臺(tái)的自重等，綜合計(jì)算鋼平臺(tái)的承載能力必須大于130 t，因此對(duì)于鋼平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工均要求極高，鋼平臺(tái)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位的核算。

圖9 火車站西交通廣場(chǎng)與基坑?xùn)|側(cè)關(guān)系剖面

3）咬合樁施工難度極大[5]。

① 為縮短施工工期，同時(shí)考慮到對(duì)周邊環(huán)境的影響，破除底板時(shí)不能有較大的振動(dòng)，選用引孔機(jī)引孔，在需要破除部位的底板兩側(cè)引孔，將底板分塊后采用鎬頭機(jī)破除。

② 根據(jù)施工圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，12根咬合樁位于地面與坑內(nèi)的高差交錯(cuò)區(qū)域，施工前必須先搭設(shè)鋼平臺(tái)，然后在鋼平臺(tái)上進(jìn)行咬合樁的施工。鋼平臺(tái)的承載力、剛度和強(qiáng)度均必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，確定滿足要求后才能具體實(shí)施，確保施工安全。

6 結(jié)語(yǔ)

剛度相對(duì)薄弱的支護(hù)體系在工程進(jìn)度、工程造價(jià)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但施工過(guò)程變形控制要求高，土方工程、降水工程、結(jié)構(gòu)工程均是對(duì)周邊帶來(lái)較大變形的影響因素。在施工過(guò)程中，采用合理的基坑變形控制技術(shù)尤為關(guān)鍵，本工程結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，采用“鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁”的圍護(hù)形式，局部區(qū)域采用“咬合樁＋旋噴樁”的圍護(hù)形式，不僅確保了基坑圍護(hù)的安全，也加快了工程進(jìn)度，節(jié)約了工程造價(jià)，對(duì)今后類似工程基坑施工具有一定的借鑒意義。