周 翔

上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)開發(fā)股份有限公司 上海 200126

隨著城市地下空間的大面積開發(fā)，圍繞著地鐵樞紐、車站等進(jìn)行大型商業(yè)開發(fā)的項(xiàng)目越來越多。這些復(fù)雜項(xiàng)目基坑開挖深度深且面積超大、建設(shè)周期長，隨之而來的是，建設(shè)周期內(nèi)不可預(yù)計(jì)因素多、安全風(fēng)險(xiǎn)高、管控難度大等一系列問題[1]。而在基坑建設(shè)過程中又不可避免地會(huì)給周邊的地鐵車站、地鐵區(qū)間帶來直接或間接的影響，故項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的合理安全籌劃，實(shí)施階段的過程高效合理管控，面對出現(xiàn)的問題、安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)采用合理且成本可控的對應(yīng)措施方案是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵點(diǎn)，也是近些年眾多工程項(xiàng)目建設(shè)所關(guān)心的問題。故以此為方向，基于上海前灘地區(qū)某大型商業(yè)地鐵上蓋項(xiàng)目，對相關(guān)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以為今后類似工程項(xiàng)目提供借鑒參考。

1 背景工程概況

1.1 周邊環(huán)境

背景項(xiàng)目緊鄰運(yùn)營中的上海軌道交通6、8、11號線東方體育中心站，其中6、11號線區(qū)間隧道把整個(gè)基坑分為南北兩區(qū)（圖1）。

圖1 項(xiàng)目周邊環(huán)境示意

北區(qū)基坑西側(cè)離8號線隧道下行線僅10 m；南側(cè)與6、8號線風(fēng)井共墻，離11號線隧道下行線僅10 m。

南區(qū)基坑西側(cè)緊鄰8號線存車線以及新建楊思西路，下有各類管線；基坑南側(cè)為新建海陽西路，下有各類管線；北側(cè)離11號線隧道上行線僅10 m、離6號隧道上行線僅24 m。

1.2 地質(zhì)情況

工程地基土埋深在20.0～60.0 m范圍內(nèi)主要由雜填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏性土組成，其中①層土主要為雜填土、②層至④層土主要為淤泥質(zhì)土、⑤層土主要為粉質(zhì)黏土。本場地處于古河道分布區(qū)，其中⑥層暗綠色粉質(zhì)黏土缺失，地層含水量高、靈敏度高、強(qiáng)度低，同時(shí)具有蠕變性和流變性等特點(diǎn)。微承壓含水層主要為第⑤2-1砂質(zhì)粉土和⑤2-2層粉砂，滲透系數(shù)為9.52×10-5～1.45×10-4cm/s，屬中等透水層。根據(jù)現(xiàn)場量測結(jié)果，微承壓水水頭埋深為3.13～3.53 m。另外會(huì)影響工程的承壓水層為⑦層粉細(xì)砂，為上海市第一承壓含水層，屬良好含水層，富水性好，滲透性好，滲透系數(shù)為1.25×10-4～1.49×10-4cm/s，屬強(qiáng)透水層，靜止水位埋深一般為6.93～7.87 m。

1.3 基坑概述

整個(gè)項(xiàng)目占地面積80 489 m2，建筑面積近494 000 m2，整體地下3層，基坑開挖深度15～16 m。本基坑外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用迎土側(cè)φ850 mm三軸攪拌樁槽壁加固＋厚1 000 mm地下連續(xù)墻＋開挖側(cè)φ850 mm三軸攪拌樁槽壁加固的復(fù)合外墻形式，內(nèi)排套打1孔，外排采用搭接250 mm，其中靠近地鐵側(cè)外排采用雙排φ850 mm三軸攪拌樁形式（圖2）。地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為水下混凝土C35，混凝土抗?jié)B等級為P8；三軸攪拌樁采用P·O 42.5水泥。本項(xiàng)目外圍地下連續(xù)墻厚1 000 mm、深45 m，中隔墻均厚800 mm、深30 m。

圖2 地下連續(xù)墻槽壁加固構(gòu)造示意

2 項(xiàng)目基坑建設(shè)階段風(fēng)險(xiǎn)要點(diǎn)分析

總結(jié)本地鐵上蓋基坑階段項(xiàng)目管理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基坑建設(shè)階段風(fēng)險(xiǎn)可劃分為管理類風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)類風(fēng)險(xiǎn)兩大類。

2.1 管理類風(fēng)險(xiǎn)

2.1.1 資金風(fēng)險(xiǎn)

深基坑工程建設(shè)的順利推進(jìn)是以工程資金的及時(shí)投入為基礎(chǔ)的，一旦這個(gè)階段工程資金出現(xiàn)問題或投入量縮減，建設(shè)方與承包方就會(huì)設(shè)法降低基坑設(shè)計(jì)保險(xiǎn)系數(shù)、減少工程投入成本，甚至偷工減料，給工程留下隱患，深基坑工程的施工質(zhì)量將不可避免地受到很大影響。

2.1.2 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)管控風(fēng)險(xiǎn)

工程建設(shè)過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)（包括設(shè)計(jì)方、施工承包方）的管理能力和技術(shù)能力對于工程建設(shè)至關(guān)重要。如果上述兩類人員的工作能力、對風(fēng)險(xiǎn)的辨識(shí)能力、預(yù)防及解決風(fēng)險(xiǎn)的能力沒有達(dá)到工程建設(shè)的要求，則必定在工程建設(shè)過程中存在巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)而不能保證工程順利建設(shè)，也不能保證工程的施工質(zhì)量。

2.1.3 合同風(fēng)險(xiǎn)

主要是指合同內(nèi)容要覆蓋工程建設(shè)的所有內(nèi)容，合同條款是否明確合理，合同雙方的權(quán)利與責(zé)任是否明確，特別是風(fēng)險(xiǎn)性較高部分的合同條款及責(zé)任要明確（包括經(jīng)濟(jì)責(zé)任）。另外針對近地鐵、風(fēng)險(xiǎn)性較高的部分可納入工程保險(xiǎn)范圍，分擔(dān)不可預(yù)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)造成的損失。

2.2 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

2.2.1 設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)

合理的深基坑設(shè)計(jì)方案是確?；影踩钪匾沫h(huán)節(jié)，也是變形控制的重要支撐。設(shè)計(jì)方案必須考慮項(xiàng)目的實(shí)際情況，結(jié)合周邊環(huán)境現(xiàn)狀、開發(fā)建設(shè)要求，切忌套用。另外，圍護(hù)設(shè)計(jì)方案必須認(rèn)真取用地質(zhì)勘探報(bào)告地質(zhì)水文數(shù)據(jù)，針對性地設(shè)計(jì)每個(gè)方向的圍護(hù)體系[2]。

2.2.2 承壓水的風(fēng)險(xiǎn)

深基坑工程中，承壓水已成為導(dǎo)致基坑工程事故的主要風(fēng)險(xiǎn)之一。當(dāng)降水方案不合理使降水失效，管理疏忽或降水井施工質(zhì)量存在問題導(dǎo)致不正確的停止減壓或減壓不足，都會(huì)導(dǎo)致承壓水位大于安全高度，將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的突涌現(xiàn)象，直接導(dǎo)致基坑重大事故。同時(shí)降承壓水與保護(hù)周邊環(huán)境也密切相關(guān)，長時(shí)間降壓會(huì)引起周邊環(huán)境明顯沉降，在圍護(hù)體系的設(shè)計(jì)中就需要考慮盡可能地隔斷關(guān)聯(lián)承壓水層，以降低這方面的基坑風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2.2.3 周邊環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)

復(fù)雜的周邊環(huán)境保護(hù)是項(xiàng)目建設(shè)中很重要的工作，也是設(shè)計(jì)方案是否有針對性的基礎(chǔ)工作之一。因此，加強(qiáng)對周邊管線、建筑物、地鐵管線及車站的調(diào)查、調(diào)檔、排摸工作顯得相當(dāng)重要。另外，建設(shè)周期內(nèi)加強(qiáng)對基坑開挖深度2倍距離范圍內(nèi)的建筑物的監(jiān)測，及時(shí)地收集、分析數(shù)據(jù)，在達(dá)到預(yù)警值之前采取針對性措施進(jìn)行保護(hù)也是規(guī)避周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的較好、較有效的方法。

3 基坑階段建設(shè)安全籌劃

地鐵南北兩側(cè)基坑大面積的卸載勢必會(huì)給地鐵管線及車站帶來較大影響，特別是車站結(jié)構(gòu)與管片段連接端頭井部位更是剛性與柔性交界處，更容易出現(xiàn)問題[4]。目前上海市近地鐵側(cè)工程有以下嚴(yán)格的變形限制要求：對運(yùn)營線路和在建線路及結(jié)構(gòu)的保護(hù)要求為最終絕對沉降（或隆起）量和水平移量小于10 mm，最終絕對收斂值小于10 mm。當(dāng)?shù)罔F結(jié)構(gòu)位移、沉降或隆起、收斂變形量連續(xù)3 d同方向日變量達(dá)到0.5 mm，必須采取可靠的應(yīng)急措施，保證地鐵的安全。

針對以上安全風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目基坑的分坑籌劃顯得尤為重要，既要很好地滿足整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)的工期要求、嚴(yán)格控制開發(fā)成本，又要盡可能地合理減少對包括地鐵區(qū)間隧道、車站等周邊環(huán)境的影響。故需要合理地進(jìn)行平面分區(qū)建設(shè)，采用分坑開挖減弱長邊效應(yīng)來減小基坑開挖施工對地鐵設(shè)施的不利影響，相關(guān)的分坑參數(shù)不僅要滿足地鐵管理方的控制要求，更要適合項(xiàng)目的開發(fā)周期，如本項(xiàng)目主要從以下幾方面考慮：

1）280 m超高層塔樓建設(shè)是本工程的關(guān)鍵，因此分區(qū)籌劃時(shí)將塔樓區(qū)放在第一階段實(shí)施的分坑內(nèi)；將低層南北區(qū)商業(yè)的施工作為第二階段，可基本與主樓同步竣工，辦公和商業(yè)同步配套啟用；將酒店及附屬結(jié)構(gòu)的施工作為第三大階段，積聚人氣后開始酒店運(yùn)營，很好地滿足整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)周期需要。

2）南北區(qū)商業(yè)分坑作為緊靠地鐵管線和車站的基坑，可按照“先遠(yuǎn)后近”“先大坑后小坑”的要求進(jìn)行分坑，大基坑控制原則不大于10 000 m2，靠地鐵側(cè)小基坑不大于1 000 m2。南北2個(gè)大區(qū)卸載施工會(huì)給運(yùn)營隧道帶來較大的上浮風(fēng)險(xiǎn)，且嚴(yán)格意義上也較難做到同步，故變形規(guī)律也較難掌握。為了降低風(fēng)險(xiǎn)，南北2個(gè)大區(qū)大坑卸載順序也需嚴(yán)格規(guī)定，優(yōu)先北區(qū)大坑施工至底板后再進(jìn)行南區(qū)大坑土方卸載，對應(yīng)的小坑也采用南北區(qū)錯(cuò)開施工方案[5-6]。

3）地鐵正上方基坑或基礎(chǔ)需嚴(yán)格控制荷載及永久結(jié)構(gòu)沉降數(shù)據(jù)，確?！傲慵虞d”，樁基應(yīng)深入⑨層土。

根據(jù)以上原則，本項(xiàng)目分坑及施工順序如圖3所示。

圖3 南北區(qū)分坑籌劃示意

北區(qū)：1區(qū)地下室B1板完成后，再同步開挖2、4、7區(qū)，2、4區(qū)底板完成后開挖3、5區(qū)，最后開挖6區(qū)。

南區(qū)：4區(qū)超高層塔樓底板完成后可開挖1b區(qū)，b區(qū)B1樓板完成后，再同步開挖1a區(qū)、1c區(qū)，a區(qū)、1c區(qū)B1樓板完成后可同步施工對應(yīng)靠地鐵小坑及5區(qū)酒店區(qū)域，后續(xù)小坑按跳幫施工。

4 典型基坑風(fēng)險(xiǎn)案例介紹

4.1 地鐵隧道區(qū)間糾偏案例

本工程建設(shè)周期內(nèi)，因商業(yè)地塊合作方的改變，對建筑方案進(jìn)行了較大范圍的變更，其間基坑階段有較長時(shí)間建設(shè)停滯，且另有其他多種因素的綜合作用，導(dǎo)致隧道區(qū)間收斂變形超過報(bào)警值。其中，側(cè)南區(qū)1b區(qū)與3a、3b區(qū)中隔墻側(cè)向位移超過40 mm，外側(cè)地下連續(xù)墻超過10 mm，在3a、3b區(qū)基坑施工過程中外側(cè)地下連續(xù)墻的側(cè)向位移又增加20 mm，2次位移累計(jì)超過30 mm。地鐵區(qū)間的收斂變形值從初始的23 mm，累積變形至55 mm。為避免后期隧道區(qū)間不斷的收斂變形，發(fā)展到一定程度對地鐵區(qū)間的運(yùn)營安全產(chǎn)生影響，因此，緊急在后續(xù)小坑沒開挖前啟動(dòng)了應(yīng)急預(yù)案，與地鐵運(yùn)營方充分溝通確定糾偏方案，最終采用對南北兩區(qū)緊鄰的11號線兩側(cè)對稱進(jìn)行分階段注漿糾偏治理方案。

通過對區(qū)間隧道兩側(cè)土體進(jìn)行微擾動(dòng)注漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，可以有效緩解區(qū)間隧道的進(jìn)一步擴(kuò)張變形，防止區(qū)間隧道因結(jié)構(gòu)持續(xù)擴(kuò)張變形而產(chǎn)生滲漏水、漏泥漏沙、結(jié)構(gòu)裂縫甚至管片碎裂等病害。

注漿時(shí)需注意，利用注漿時(shí)對土體的擠壓力，通過對隧道兩側(cè)距離隧道一定距離（根據(jù)實(shí)際工況確定距離，不同地質(zhì)條件的注漿效果也不相同）進(jìn)行定點(diǎn)注漿，起到將隧道橫向變形回縮的目的，從而使隧道管片留有足夠的變形余量。

具體實(shí)施過程中，需明確注漿范圍為隧道底標(biāo)高以上5.2 m內(nèi)進(jìn)行注漿，在隧道兩側(cè)距離隧道邊線3.0、3.6 m各設(shè)置2排注漿孔。由于隧道區(qū)間位于深度大約為15 m的地下，而施工鉆孔需從地表進(jìn)行定位，點(diǎn)位根據(jù)隧道管片的寬度，每1.2 m設(shè)置一孔，根據(jù)隧道的走向而設(shè)置，且注漿深度需與隧道區(qū)間的深度一致。

通過合理的微擾動(dòng)注漿糾偏的整治，本項(xiàng)目隧道區(qū)間的收斂變形得到明顯的回收。其中最大點(diǎn)位從原來的絕對變形55 mm回縮至18 mm，使得隧道區(qū)間整體收斂變形的絕對數(shù)據(jù)處于較安全的區(qū)間。在注漿完成后，未注漿區(qū)域與注漿區(qū)域的整體收斂變形數(shù)據(jù)處于較平穩(wěn)的狀態(tài)，確保了隧道區(qū)間整體的安全性。

4.2 圍護(hù)體系缺陷事先處理案例

本工程北區(qū)基坑圍護(hù)體系迎水面采用等厚度水泥土地下連續(xù)墻（TRD）槽壁加固＋厚1 m地下連續(xù)墻，在具體實(shí)施期間，因緊靠8號線側(cè)深層存在大量障礙物，在圍墻體系施工期間采用了包括全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、旋挖機(jī)等不同的清障方法處理，基本完成了整個(gè)圍護(hù)體系的封閉。對于局部無法施工TRD槽壁加固區(qū)域，采用了“品”字形高壓旋噴樁止縫方式處理。另外，本工程基坑開挖期間會(huì)受⑤層微承壓水及⑦層承壓水層影響，但大量抽取承壓水勢必對包括地鐵管線、車站等周邊環(huán)境帶來較大影響。設(shè)計(jì)圍護(hù)體系考慮了承壓水層的隔斷，故圍護(hù)體系施工質(zhì)量以及止水封閉顯得更為重要，為此在基坑開挖前進(jìn)行了一次承壓水抽水試驗(yàn)，以充分驗(yàn)證圍護(hù)體系的封閉性。在一周后的數(shù)據(jù)分析顯示，8號線側(cè)觀測井的內(nèi)外水位差不明顯，下降近2.5 m，其余三側(cè)外側(cè)觀察井水位下降0.5～1.0 m，故經(jīng)討論分析該側(cè)圍護(hù)體系因障礙物無法完全清除，采用高壓旋噴樁止水效果不好，存在止水帷幕失效的情況。

為了確保基坑開挖期間安全，減少對周邊環(huán)境的影響，必須對止水帷幕進(jìn)行修補(bǔ)處理，且要隔斷⑤層及⑦層承壓水。經(jīng)方案探討，采用全方位高壓旋噴注漿（MJS）工法樁對該側(cè)止水帷幕進(jìn)行重新封閉施工，深度隔斷承壓水層，并在該側(cè)坑外增加回灌井。

經(jīng)過處理后進(jìn)行第二次抽水試驗(yàn)，該側(cè)坑外觀察井水位下降在1 m以內(nèi)，處理方案較有效，事前發(fā)現(xiàn)問題避免了實(shí)施階段的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

隨著城市地下空間的大面積開發(fā)，地鐵樞紐、車站等的上蓋大型商業(yè)開發(fā)項(xiàng)目更是開發(fā)商的“香餑餑”，這些復(fù)雜項(xiàng)目開發(fā)體量大、基坑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、周邊環(huán)境保護(hù)要求高，建設(shè)周期長、投資成本大；隨之而來，建設(shè)周期內(nèi)不可預(yù)計(jì)因素多、安全風(fēng)險(xiǎn)高、管控難度大，容不得建設(shè)各方有半點(diǎn)閃失，故需要從項(xiàng)目籌劃、合同內(nèi)容、設(shè)計(jì)方案、項(xiàng)目各方的管控能力、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)處理方法等各方面綜合考慮，將項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，可控可防。