陳春燕

（北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司上海分公司，上海 200233）

1 工程概況

1.1 站址情況

張江路站為上海13 號(hào)線三期的終點(diǎn)站，車站中心位于中科路與張江路的交叉路口下，沿中科路東西向布置。張江路為南北向的交通主干道，紅線寬度為32m；中科路為城市次干道，紅線寬度約為24m。車站周邊均為商住用地為主。車站中部有一條約30m 寬的橫沔港河橫穿車站主體上方，并將車站站廳層分隔為東、西兩部分。

本站為地下二層島式車站，其中地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層。車站外包總長(zhǎng)491.0m、總寬20.9m，站臺(tái)計(jì)算長(zhǎng)度為140m。車站設(shè)置站后雙停車折返線。車站主體為明挖法施工，左端區(qū)間為盾構(gòu)法施工，左端為盾構(gòu)接收[1]。

1.2 周邊環(huán)境條件

1.2.1 周邊建（構(gòu)）筑物

車站西北角、西南角為已建成的川楊新苑小區(qū)，小區(qū)內(nèi)為多幢地面六層磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為φ400mm 預(yù)應(yīng)力管樁，樁長(zhǎng)20m，距西端頭井基坑最近約16.9m。

車站北側(cè)為在建中的張江市民中心，為地面二層建筑，基礎(chǔ)形式為300mm×300mm 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁，樁長(zhǎng)28m，距標(biāo)準(zhǔn)段基坑最近約11.1m。車站南側(cè)為在建中的張江二號(hào)動(dòng)遷基地配套幼兒園，為地面三層建筑，基礎(chǔ)形式為400mm×400mm 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁，樁長(zhǎng)27m，距標(biāo)準(zhǔn)段基坑最近約10.6m。預(yù)計(jì)車站開工時(shí)建筑物均已建成，車站基坑開挖需要對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

車站中部下穿寬度為30m 的橫沔港，并與橫沔港上的橫沔港橋合建，車站施工期間橫沔港擬斷航不斷流，故基坑施工需考慮河道臨時(shí)繞流并設(shè)置圍堰。

車站東部為已建成的張江動(dòng)遷基地小區(qū)，東部南側(cè)基坑緊鄰小區(qū)的沿街商鋪，為地面三層磚混結(jié)構(gòu)建筑，基礎(chǔ)形式為φ400mm 預(yù)應(yīng)力管樁，樁長(zhǎng)22m，距標(biāo)準(zhǔn)段基坑最近約6.5m。

1.2.2 周邊管線

車站主體基坑上方主要管線有φ600mm 混凝土雨水管、φ300mm 混凝土污水管、φ800mm 混凝土雨水管、φ200mm PE 天然氣管、信息36 孔/非開挖光纖、φ500mm 鑄鐵上水管、27 孔電力管等，在車站主體結(jié)構(gòu)施工期間，中科路東西向布置管線往車站主體基坑南北兩側(cè)遷改臨排，待完成主體結(jié)構(gòu)施工后復(fù)位；張江路南北向布置管線需進(jìn)行遷改臨排，有1 根DN300mm 污水管（混凝土）（管內(nèi)底標(biāo)高約為2.47m）規(guī)劃管線在車站頂板上方，車站局部頂板落低處理。

1.3 地質(zhì)情況

根據(jù)詳勘揭露，擬建場(chǎng)地在勘察揭露的60.45m 深度范圍內(nèi)，均為第四紀(jì)松散沉積物，屬第四系河口、濱海、淺海、沼澤相沉積層，主要由飽和粘性土、粉性土以及砂土組成，一般具有成層分布特點(diǎn)。

本工程范圍土層分別為①1 雜填土、②粉質(zhì)粘土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、④淤泥質(zhì)粘土、⑤1 粘土、⑤3-1 粉質(zhì)粘土、⑤3t 粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土、⑤4粉質(zhì)粘土、⑦1 粉砂、⑦2 粉砂層。其中⑤3t 層為微承壓水層，⑦2 層為承壓水層。車站標(biāo)準(zhǔn)段底板位于④灰色淤泥質(zhì)粘土，端頭井底板位于⑤1 粘土。

2 實(shí)施難點(diǎn)分析

2.1 車站周邊環(huán)境的影響

車站基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜，③西號(hào)坑南側(cè)為距離標(biāo)準(zhǔn)段基坑南側(cè)約10.6m 的張江二號(hào)動(dòng)遷基地配套幼兒園，北側(cè)為張江市民中心廣場(chǎng)，廣場(chǎng)上的二層張江市民中心活動(dòng)廳距離標(biāo)準(zhǔn)段基坑北側(cè)約11.8m；車站⑤號(hào)基坑南側(cè)為三層商鋪，最近的距基坑約6m；車站①號(hào)坑西側(cè)為已建成的川楊新苑小區(qū)，車站西端頭井端部距小區(qū)建筑最小距離約為16.9m；道路下方管線均貼車站基坑進(jìn)行臨遷。且車站基坑總長(zhǎng)491m，屬于長(zhǎng)基坑，如何合理的進(jìn)行基坑分坑、工程籌劃安排，對(duì)減小基坑開挖對(duì)環(huán)境的影響至關(guān)重要[2]。

2.2 遠(yuǎn)期規(guī)劃線網(wǎng)的布置及交通、管線的限制

張江路道路紅線32m，路口段車站最寬處達(dá)28m，車站基坑基本占據(jù)了張江路路幅，且在張江路下方擬預(yù)留與遠(yuǎn)期24 號(hào)線通道換乘的條件，車站施工期間張江路的交通和管線、張江路路口的臨時(shí)封堵墻設(shè)置為車站基坑設(shè)計(jì)難題。

2.3 橫跨車站河道的導(dǎo)流

車站中部有一條約30m 寬的橫沔港河橫穿車站主體上方，由于橫沔港是浦東新區(qū)中部的主要引排水河道，根據(jù)地區(qū)防汛除澇要求不允許斷流施工，基坑開挖期間如何合理的基坑分坑，對(duì)確保整個(gè)水系的連通至關(guān)重要[3]。

3 車站基坑開挖時(shí)序設(shè)計(jì)

3.1 合理分坑，分塊化施工，減小基坑開挖對(duì)周邊建筑物及管線的影響

由于車站較長(zhǎng)，場(chǎng)地較大，方案首先確立將張江路交通向道路東側(cè)的②號(hào)基坑進(jìn)行導(dǎo)改，管線同步向道路東側(cè)進(jìn)行改移。在張江路路中設(shè)置1 號(hào)封堵墻，先行實(shí)施1 號(hào)封堵墻西側(cè)的①號(hào)坑，既能滿足張江路的交通及管線需求，又能滿足車站西端頭井為接收井的節(jié)點(diǎn)要求。

滿足橫沔港東側(cè)導(dǎo)流河的預(yù)留條件，導(dǎo)流河?xùn)|側(cè)設(shè)置5 號(hào)封堵墻，劃分出的⑤號(hào)坑現(xiàn)場(chǎng)具備條件先行實(shí)施。

為保證施工節(jié)點(diǎn)的要求，盡量縮小二期基坑的布置，在②號(hào)坑?xùn)|側(cè)設(shè)置2 號(hào)封堵墻，④號(hào)坑西側(cè)設(shè)置4 號(hào)封堵墻；為減小基坑開挖期間對(duì)基坑南側(cè)的張江二號(hào)動(dòng)遷基地配套幼兒園的影響，將③號(hào)坑劃分為③西、③東號(hào)坑兩個(gè)基坑實(shí)施，在③號(hào)坑中間設(shè)置3 號(hào)封堵墻。張江路站分坑總平布置圖見圖1。

圖1 張江路站分坑總平布置圖

3.2 合理設(shè)置路口基坑分坑，解決張江路交通、管線及遠(yuǎn)期預(yù)留難題

沿張江路平行布置的遠(yuǎn)期規(guī)劃24 號(hào)線下穿張江路站，與車站非垂直布置，存在約76°的夾角，綜合比較了地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁、SMW 工法等工法，最終確定了預(yù)留遠(yuǎn)期盾構(gòu)下穿條件的換乘節(jié)點(diǎn)處基坑采用800mm 厚地墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)穿越段地墻鋼筋采用玻璃纖維加強(qiáng)筋（GFRP筋），地墻垂直于規(guī)劃線路布置。路中處臨時(shí)封堵墻平行張江路設(shè)置，分坑以滿足張江路交通導(dǎo)改及管線遷改。

①號(hào)坑實(shí)施完成后，先行實(shí)施①號(hào)坑南北兩側(cè)2 號(hào)風(fēng)亭4 號(hào)出入口及3號(hào)出入口局部逆做頂板，將原導(dǎo)改至②號(hào)坑的管線永遷至已完成的主體①號(hào)坑及逆做頂板上方，以減少管線的多次改移，縮短施工工期，降低造價(jià)。

3.3 臨時(shí)導(dǎo)流河設(shè)置，實(shí)現(xiàn)水系連通，保障橫沔港區(qū)域防汛除澇安全暢通

為滿足地區(qū)防汛除澇要求，基坑開挖期間橫沔港“斷航不斷流”，施工車站施工期間需對(duì)橫穿的橫沔港河進(jìn)行導(dǎo)流，在車站兩側(cè)約30m 處的河道范圍設(shè)置圍堰，圍堰與車站范圍進(jìn)行粘土回填，并壓實(shí)處理，作為施工便道及施工場(chǎng)地。考慮車站③東號(hào)坑開挖時(shí)支撐的后靠，在距④號(hào)坑月8m 處，設(shè)置寬10m 臨時(shí)導(dǎo)流河。待③東號(hào)坑實(shí)施完成河道恢復(fù)后，④號(hào)坑開挖前需對(duì)臨時(shí)導(dǎo)流河粘土回填，并壓實(shí)處理。由于車站位于道路下方，穿越橫沔港時(shí)與規(guī)劃道路合建，結(jié)合地下車站與橋梁的關(guān)系及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)過綜合比選，地鐵車站和橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)置為合建的結(jié)構(gòu)體系，以滿足后期的使用功能。

3.4 基坑上方設(shè)置臨時(shí)棧橋，減少圍擋與幼兒園之間的距離

車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑南側(cè)距離張江二號(hào)動(dòng)遷基地配套幼兒園最近約10.6m，考慮車站開挖期間盡量減小對(duì)幼兒園建筑物及課間的影響，施工圍擋盡可能遠(yuǎn)離幼兒園布置，車站基坑上方設(shè)置臨時(shí)路面系統(tǒng)以供場(chǎng)地內(nèi)交通使用，同時(shí)為滿足幼兒園提出的保證兒童上課和休息噪音的影響，在場(chǎng)地交界處擋墻上增設(shè)聲屏障。

4 車站基坑開挖工況設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)段基坑深約為16.2～17.1m，坑底位于⑤1 層粘土層，局部為④淤泥質(zhì)土層，采用800mm 厚地下連續(xù)墻+400mm 厚雙層襯砌結(jié)構(gòu)，墻長(zhǎng)40m（含10m 繞流段地墻）。西端頭井基坑深為17.8m，坑底位于⑤1 層粘土層，采用800mm 厚地下連續(xù)墻+600mm 厚雙層襯砌結(jié)構(gòu)，墻長(zhǎng)40m（含8m 繞流段地墻）。

車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑沿基坑深度方向設(shè)置五道支撐，第一道為鋼筋混凝土支撐其余為φ609mm，t=16mm 鋼支撐。

考慮到本工程基坑底面下為第④、⑤1 層軟粘性土，該層土具較明顯觸變及流變特性，在動(dòng)力作用下土體強(qiáng)度極易降低。深基坑開挖后土體會(huì)有一定的回彈，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍鄰近已有建（構(gòu)）筑物、地下管線等產(chǎn)生不利影響。因此標(biāo)準(zhǔn)段坑內(nèi)采用三重管高壓旋噴樁進(jìn)行抽條地基加固，加固間隔3m、寬度3m、深度為3m。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，基坑開挖期間有影響的微承壓水層為⑤3t 層，第⑤3t 層微承壓水水頭埋深一般為3～11m，對(duì)于微承壓含水⑤3t 層，主體基坑有突涌可能，需降水處理，考慮車站周邊建筑物復(fù)雜且較密集，本基坑圍護(hù)地墻做加長(zhǎng)處理，將該層隔斷。

標(biāo)準(zhǔn)段基坑的開挖順序?yàn)椋海?）施工導(dǎo)墻、地下連續(xù)墻、冠梁及立柱樁，進(jìn)行地基加固；（2）實(shí)施基坑降水，開挖基坑，澆筑第一道鋼筋混凝土支撐；（3）待第一道鋼筋混凝土支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，隨開挖隨架設(shè)第二、三、四、五道鋼支撐；（4）繼續(xù)開挖至基坑坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高處，施工底板墊層、底板結(jié)構(gòu)；（5）待底板結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第五道鋼支撐，施工側(cè)墻至第四道鋼支撐下；（6）架設(shè)第四道鋼支撐換撐，拆除第四道鋼支撐，施工側(cè)墻和中板結(jié)構(gòu)；（7）拆除第二道鋼支撐，第三道鋼支撐，施工側(cè)墻和頂板結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)防水層；（8）拆除第四道鋼支撐，回填基坑至第一道鋼筋混凝土支撐下，鑿除第一道鋼筋混凝土支撐，恢復(fù)路面。

車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算軟件采用同濟(jì)啟明星（FRWS）。地下墻和內(nèi)部結(jié)構(gòu)計(jì)算模型為支承在彈性地基上的平面框架結(jié)構(gòu)，按平面變形問題考慮，沿結(jié)構(gòu)縱向取1m 單位寬度，框架底下土抗力用土彈簧模擬。地下墻按基坑開挖、支撐、回筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、拆撐的施工過程等工況進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。圍護(hù)結(jié)構(gòu)開挖階段計(jì)算時(shí)必須計(jì)入結(jié)構(gòu)的先期位移值以及支撐的變形，按“先變形，后支撐”的原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算[4]。車站標(biāo)準(zhǔn)段計(jì)算結(jié)果如圖2 所示。

圖2 車站標(biāo)準(zhǔn)段計(jì)算結(jié)果

從上圖可看出，車站基坑地下墻的最大位移為19.7mm≤0.14%H=0.14%×16.24=22.7mm（H 為基坑開挖深度）；車站基坑在開挖過程中地下墻變形滿足一級(jí)環(huán)境保護(hù)等級(jí)的要求[5]。

5 車站基坑開挖對(duì)既有建構(gòu)筑物的影響分析

為進(jìn)一步分析基坑開挖過程對(duì)周圍既有建筑物的影響，在基坑開挖過程中對(duì)周邊建筑物變形進(jìn)行了分析，計(jì)算時(shí)采用了同濟(jì)啟明星軟件基坑開挖環(huán)境影響分析軟件JK-3E 1.0，計(jì)算結(jié)果如下。

5.1 車站西側(cè)標(biāo)準(zhǔn)段基坑對(duì)張江二號(hào)動(dòng)遷基地配套幼兒園地面三層建筑的影響

5.1.1 數(shù)據(jù)模型

采用同濟(jì)啟明星軟件基坑開挖環(huán)境影響分析軟件JK-3E 1.0 對(duì)基坑開挖對(duì)張江二號(hào)動(dòng)遷基地配套幼兒園地面三層建筑的影響進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)其的變形、內(nèi)力及地面沉降。張江二號(hào)動(dòng)遷基地配套幼兒園地面三層建筑的基樁數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 基樁數(shù)據(jù)

5.1.2 計(jì)算結(jié)果。如表2 所示。

表2 計(jì)算結(jié)果匯總

5.2 東側(cè)標(biāo)準(zhǔn)段基坑對(duì)張江動(dòng)遷基地小區(qū)的沿街商鋪影響

5.2.1 數(shù)據(jù)模型

采用同濟(jì)啟明星軟件基坑開挖環(huán)境影響分析軟件JK-3E 1.0 對(duì)基坑開挖對(duì)張江動(dòng)遷基地小區(qū)的沿街商鋪的影響進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)其基礎(chǔ)變形、內(nèi)力及地面沉降。張江動(dòng)遷基地小區(qū)的沿街商鋪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 沿街商鋪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

5.2.2 計(jì)算結(jié)果。如表4 所示。

表4 計(jì)算結(jié)果匯總

6 結(jié)束語(yǔ)

通過本工程基坑與周邊環(huán)境條件關(guān)系、施工順序、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的認(rèn)真分析與研究，對(duì)車站工籌及開挖時(shí)序進(jìn)行梳理，結(jié)論如下：

（1）對(duì)于超長(zhǎng)基坑，周邊建筑物及管線復(fù)雜的情況，為控制基坑變形及周邊建筑物沉降，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)籌劃，需將基坑分坑實(shí)施。

（2）在車站土方開挖前需充分做好施工組織設(shè)計(jì)，力爭(zhēng)各個(gè)環(huán)節(jié)高效銜接，縮短基坑暴露時(shí)間。對(duì)重點(diǎn)工序要多方案比選，并有可行的備選方案，以應(yīng)對(duì)施工過程中的突發(fā)事件。

（3）設(shè)計(jì)過程中比選合適的方案，將方案由通用性轉(zhuǎn)化為特有性，制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。

（4）前期應(yīng)與相關(guān)部門做好充分的溝通，充分了解各個(gè)行政部門的需求及要求，比如河道是否可斷流或斷航，交通疏解的要求等，盡快固化設(shè)計(jì)方案。

（5）設(shè)計(jì)單位和施工單位需密切配合，做到信息及時(shí)反饋、準(zhǔn)確預(yù)判、及時(shí)調(diào)整。