葛宏亮

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程簡介

上海七寶鎮(zhèn)53#地塊新建商業(yè)項目總用地面積為49 294 m2?；匚挥谄邔氭?zhèn)商業(yè)中心地段，軌交9號線與軌交17號線（規(guī)劃）交匯于此，同時毗鄰七寶老街。地上5層，地下3層，總建筑面積237 139.9 m2。

場地北側(cè)緊鄰漕寶路，道路下有運營中的軌交9號線七寶站（后期地鐵出入口與本工程地下室連通），東西長約193 m，埋深約17 m。本基坑北側(cè)圍護外邊線距離基地北側(cè)紅線最近為6.6 m，距離車站主體結構地下連續(xù)墻最近為26.7 m（距離附屬風井結構地下連續(xù)墻最近為8.2 m）。

根據(jù)地鐵保護要求，基坑圍護結構設計將整個基坑劃分為4大5小共9個基坑分區(qū)，分階段先后施工（圖1）。

圖1 基坑分區(qū)平面

2 基坑施工中的重點、難點分析

本工程處于七寶繁華地段，東、西、北三面為道路，南面為已建成的住宅樓，且基坑北側(cè)緊鄰已建成的軌交9號線，西側(cè)為規(guī)劃軌交17號線，周邊環(huán)境異常復雜。

1）場地周圍的施工道路狹窄，給基坑施工帶來極大的不便。

2）鄰近地鐵結構、住宅樓（根據(jù)房屋監(jiān)測，已有不均勻沉降），對基坑開挖變形要求嚴格。

3 基坑施工過程中的難點攻關

3.1 基坑棧橋布置

3.1.1 基坑圍護概況

本工程基坑南北向最長處193 m，東西向最寬處213 m?；娱_挖總面積約37 340 m2，周邊長816 m。1、2、3區(qū)基坑大面積實際挖深為13.35～13.85 m，局部落深底板挖深為14.45 m，落低承臺部位挖深為14.05 m；與規(guī)劃軌交17號線之地下連通道4區(qū)實際挖深約為5.82 m，落低承臺部位挖深為6.32 m。

圍護結構均采用兩墻合一或復合式地下連續(xù)墻。整個基坑支撐平面布置采用邊桁架結合對撐形式，1區(qū)設置3道鋼筋混凝土支撐，2區(qū)和3區(qū)頭道為混凝土支撐，2～4道支撐采用φ609 mm×16 mm鋼管支撐（自補償軸力鋼支撐系統(tǒng)），共計153根。

3.1.2 棧橋布置

設置棧橋需滿足各基坑各施工階段的施工要求，包括拆除支撐階段及地下結構回筑階段。且在施工期間，保障各種施工車輛進出場地順暢，避免在施工階段造成車輛擁堵的情況[1-4]。

針對以上情況，經(jīng)過討論、比較，分析工況后最后完成以下棧橋平面布置，2、3區(qū)小基坑施工期間需要1-1區(qū)、1-3區(qū)保留北側(cè)一跨棧橋作為施工通道，在2、3區(qū)施工頂板時分別拆除對應1-1區(qū)、1-3區(qū)的保留棧橋并施工頂板（圖2）。

圖2 棧橋平面布置

基坑開挖順序為：1-1區(qū)施工至B1層結構，同時開挖1-3區(qū)和2-1區(qū)；2-1區(qū)底板完成后開挖2-2區(qū)；1-3區(qū)施工至B1層結構，開挖3-1區(qū)；3-1區(qū)底板完成后開挖3-2區(qū)；1-3區(qū)施工至底板，同時開挖1-2區(qū)和1-4區(qū)。

3.1.3 實施效果

該棧橋設置方案完全能滿足各基坑地下結構施工，尤其是2、3區(qū)小坑的施工，且在施工過程中未出現(xiàn)施工車輛擁堵現(xiàn)象，保證了施工的正常進行。

3.2 基坑圍護工程中鋼支撐軸力自動補償系統(tǒng)的應用

3.2.1 鋼支撐軸力自動補償系統(tǒng)

基坑與地鐵車站相鄰，施工對基坑變形控制要求極其嚴格，圍護側(cè)墻的變形位移量需控制在12 mm內(nèi)。為有效地控制緊鄰地鐵一側(cè)基坑圍護變形，該區(qū)基坑鋼支撐系統(tǒng)均采用自適應液壓伺服基坑位移變形控制系統(tǒng)（圖3）。

圖3 工程中鋼支撐的應用

3.2.2 設計軸力要求

2區(qū)基坑分為2-1、2-2區(qū)，面積分別為750 m2、1 000 m2；3區(qū)基坑分為3-1、3-2區(qū)，面積分別為1 050 m2、615 m2，2區(qū)、3區(qū)開挖深度都為13.90 m。

2區(qū)和3區(qū)的每根φ609 mm×16 mm鋼支撐端部加一個壓力量程達3 000 kN，并且自帶回鎖功能的油壓泵作為軸力補償裝置，以始終保持設計院要求的額定軸力值來控制鄰近地鐵站結構處的圍護變形量，保證地鐵的運行安全，并達到地鐵監(jiān)護單位的變形要求。第2～4道鋼支撐預加軸力分別為1 600、1 800、1 800 kN。

3.2.3 自適應支撐系統(tǒng)設備安裝調(diào)試

1）材料要求：基坑土方開挖前，施工現(xiàn)場應準備好充足的鋼管支撐、鋼圍檁等材料。鋼管支撐、鋼圍檁等材料進場后嚴格按照設計要求及有關規(guī)范標準對鋼管、鋼圍檁材料質(zhì)量認真檢查，嚴防不合格支撐材料投入使用。鋼管支撐采用φ609 mm、壁厚16 mm的A3鋼管焊接制作，端頭采用φ750 mm鋼法蘭盤連接。中間管鋼法蘭盤厚度25 mm，兩端頂墻管鋼法蘭盤厚度30 mm。鋼楔子材質(zhì)為錳鋼，厚度分別為2、4、6、8、10 cm。高強螺栓采用M30六角頭高強螺栓，螺桿長度10 cm。

2）鋼支撐預拼裝：在基坑開挖過程中，為加快鋼支撐形成速度，減少基坑無支撐暴露時間，在土體開挖之前，預先對即將施工的鋼管支撐進行拼裝，采用整根支撐安裝的方法（為便于支撐安裝，預拼支撐略短于實際長度15 cm左右）。

3）測量及鋼支撐定位：挖土完成后，立即組織專職人員按設計圖紙進行測量放線和支撐定位工作，要求支撐定位允許水平位置偏差為3 cm，高度偏差為2 cm。

4）鑿露支撐牛腿位置地下連續(xù)墻鋼筋，焊設支撐牛腿（圖4）。

圖4 支撐牛腿與地下連續(xù)墻連接節(jié)點

5）吊裝就位：鋼圍檁施工完成后，安排鋼支撐吊裝就位?，F(xiàn)場采用50 t履帶吊，在鋼支撐兩端系安全纜風繩，在專職指揮及牽引下平穩(wěn)吊裝就位，防止吊裝過程中鋼管支撐因晃動而出現(xiàn)吊裝安全事故（圖5）。

圖5 鋼管支撐安裝方法及節(jié)點示意

6）施加預應力：鋼管支撐安裝完成后，按設計要求對鋼支撐施加預應力，加快形成圍護支撐體系，防止基坑較大位移變形量的產(chǎn)生，同時確保施工安全。

7）鋼管支撐軸力復加：當圍護墻體位移變形量超過設計規(guī)范警戒值時，與設計確認進行適量復加軸力，以加強對圍護墻的變形量控制。鋼管支撐預應力復加的依據(jù)為以監(jiān)測反饋信息為主，人工檢查為輔的雙控形式。監(jiān)測數(shù)據(jù)可準確地掌握鋼支撐軸力數(shù)據(jù)的變化以及圍護墻的變形數(shù)據(jù)，監(jiān)測信息的反饋是決定復加支撐軸力的主要依據(jù)。人工檢查主要檢查鋼支撐活絡頭的緊固情況。采用敲擊法確定未安裝軸力監(jiān)測鋼管支撐活絡頭的塞鐵部位，根據(jù)其松緊情況決定是否復加支撐軸力。復加支撐軸力前，應在復加支撐軸力的位置預先搭設腳手架。

8）圍護結構縫隙塞填：鋼支撐端頭部位與圍護墻接觸部位一般難以做到平整均勻受力，在該部位產(chǎn)生的縫隙處可以采用細石混凝土或速凝水泥進行塞填（圖6）。

圖6 工程中鋼管支撐節(jié)點

3.2.4 自適應液壓伺服系統(tǒng)的應用成果

選取了位于軌交9號線七寶站2-1區(qū)的QX16測斜點、QD22墻頂垂直位移、QD19墻頂水平位移等主要監(jiān)測點（圖7）。

圖7 2-1區(qū)基坑監(jiān)測點平面布置

2-1區(qū)第2層土方開挖日期為5月25日，底板澆筑結束日期為7月3日，通過各道支撐主要完成節(jié)點，數(shù)據(jù)匯總?cè)缦拢ū?）：

表1 2-1區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)

截至底板澆搗完畢：測孔QX16（基坑北側(cè)）累計量為9.08 mm，未達到報警值；累計量最小點測孔QX22（基坑北側(cè)）累計量為7.28 mm；地表點DM04-1（基坑北側(cè)）累計量為－7.83 mm，未達到報警值；ZL6-1（第1道）測值為1 009 kN，未達到報警值；墻頂沉降QD22（基坑北側(cè)）累計量為5.87 mm，未達到報警值；墻頂水平位移QD22（基坑北側(cè)）累計量為0.2 mm，未達到報警值；水位孔SW07（基坑北側(cè)）累計量為－38.4 cm，未達到報警值。

4 結語

通過本次對狹小施工場地超大面積深基坑施工及周邊保護的研究，研究小組得出了以下成果：

1）對狹小施工場地超大面積深基坑的棧橋設置有了一定認識，積累了一些經(jīng)驗，可為今后類似工程提供借鑒。

2）在鋼支撐自適應液壓伺服系統(tǒng)應用中[5-8]，通過本項目研究實施，得到以下幾點成果：

① 可以有效地控制基坑圍護的側(cè)向變形，整個基坑施工過程中最大變形值為9.08 mm，滿足了地鐵車站保護指標不超過12 mm要求。

② 與以往傳統(tǒng)的鋼管支撐體系相比較，自適應液壓伺服基坑位移變形控制系統(tǒng)可以明顯地降低基坑圍護的最大變形速率。

③ 自適應液壓伺服變形控制系統(tǒng)在安裝完成后3 d左右，基坑圍護的變形基本趨于穩(wěn)定，變形速率基本消失。

④ 與以往普通鋼支撐相比，該系統(tǒng)局部軸力會出現(xiàn)較大情況，建議在支撐的受力點部位適當加強。

自適應液壓伺服基坑位移變形控制系統(tǒng)成功應用于七寶鎮(zhèn)53#地塊新建商業(yè)項目深基坑工程中，有效地控制了運營中地鐵的變形位移，保障了軌道交通的運營安全。同時，也取得了顯著的社會、經(jīng)濟效益。