尹 永 明

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200002)

0 引言

地鐵車站深基坑工程往往位于城市中心區(qū)域，周邊環(huán)境較為復(fù)雜，深基坑開挖過程中若管控不當(dāng)，將對基坑、周邊管線、道路及建(構(gòu))筑物等造成較大的變形、沉降，甚至是破壞。因此，地鐵車站深基坑的風(fēng)險管控要求越來越嚴(yán)格。目前，有許多學(xué)者、工程技術(shù)人員對基坑變形控制、風(fēng)險管控措施等進(jìn)行研究分析，如林廷松[1]針對軟土地區(qū)地鐵深基坑的致命性風(fēng)險，提出了深入細(xì)化設(shè)計方案及施工工序、加強(qiáng)施工期各責(zé)任主體風(fēng)險管控意識及參與程度等一系列措施。林錦賢[2]針對某明挖法深基坑地鐵車站的安全問題，以各個施工階段為劃分，從施工、技術(shù)、安全等角度出發(fā)，建議了地鐵深基坑安全的全過程管理措施。宗金輝、曹浪等[3，4]從控制基坑變形的角度來確?；蛹捌渲苓叚h(huán)境的安全，通過有限元軟件建立模型進(jìn)行計算得到的數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，既驗證了變形預(yù)測結(jié)果的可靠性，又得到可以預(yù)測地鐵基坑變形的模型，通過此種方法，在一定程度上能夠提前發(fā)現(xiàn)問題及隱患，及時采取有效措施確?；影踩１疚脑敿?xì)介紹了上海軟土地區(qū)老城區(qū)復(fù)雜環(huán)境條件下某地鐵車站深基坑開挖施工的風(fēng)險因素、過程中采取或改進(jìn)的安全施工技術(shù)措施，最后對過程中的施工經(jīng)驗作出了相應(yīng)的總結(jié)。

1 工程概況

上海軌道交通18號線工程土建工程13標(biāo)丹陽路站位于楊樹浦路、江浦路路口北側(cè)，南至楊樹浦路、北至丹陽路，沿江浦路南北向設(shè)置，為地下3層雙柱三跨車站，車站主體規(guī)模為174 m×21.6 m(內(nèi)凈)，端頭井結(jié)構(gòu)總寬度為25 m(內(nèi)凈)。圍護(hù)形式為地下連續(xù)墻(十字鋼板接頭)，深度52 m，厚度1.2 m。中間設(shè)封堵墻分為南北2個基坑。南端頭井基坑長89.5 m，其中工作井部分長15.1 m、寬26.6 m、開挖深度27.15 m，標(biāo)準(zhǔn)段部分長74.4 m、寬22.8 m(局部25.4 m)、開挖深度25.37 m；北端頭井基坑長84.9 m，其中工作井部分長15.472 m、寬26.7 m、開挖深度26.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段部分長69.428 m、寬22.8 m、開挖深度25.37 m。車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑設(shè)置6道撐，1，4道為混凝土支撐，2，3，5，6道為鋼支撐，端頭井基坑設(shè)置7道撐，1，4道為混凝土支撐，2，3，5，6，7道為鋼支撐。

該車站主體基坑安全等級為一級，環(huán)境等級一級，要求地面最大沉降量不大于0.1%開挖深度，圍護(hù)最大水平位移不大于0.14%開挖深度。周邊老舊居民區(qū)及管線多且距離基坑近，基坑施工對周邊保護(hù)要求高；另外，車站底板位于⑤1t黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土、⑤2a層砂質(zhì)粉土，進(jìn)入⑤2a層2 m～8 m。因此，丹陽路站車站主體基坑開挖風(fēng)險較高。

2 基坑開挖階段風(fēng)險因素分析

根據(jù)本工程所處的場地地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等情況分析，主要的風(fēng)險有以下幾點：

1)臨近既有建筑物的保護(hù)。車站主體基坑，東側(cè)福寧路以北為五金江浦大樓(距離約9.4 m)、凱達(dá)苑居民區(qū)(距離約8.4 m)，西側(cè)為翻交江浦路、4號出入口管廊及上水工房(距離約17.9 m)，南側(cè)為楊樹浦路及漁人碼頭(距地下室邊線最近30.5 m)，周邊建筑物的位置如圖1所示。除五金江浦大樓為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)形式外，其余建筑物皆為磚混結(jié)構(gòu)、條形基礎(chǔ)形式。以上建筑物皆在2倍基坑開挖深度影響范圍內(nèi)，施工難度大，保護(hù)要求高。

2)周邊管線的保護(hù)。丹陽路站周邊管線復(fù)雜，車站主體基坑施工階段，楊樹浦路上沿東西向有電力電纜、上水管、雨水管、污水管、燃?xì)夤?、信息管等，最近一組電力電纜(埋深1.30 m)最近距離7 m；江浦路(翻交道路)主要為原江浦路改遷翻排的管線，主體東側(cè)主要為電力排管、電信信息架空、上水埋管、煤氣及雨污水管線，最近管線為雨污水管(埋深1.7 m)距離基坑1 m；西側(cè)為電力架空、煤氣、上水管、電信信息、雨污水管線, 最近管線為雨污水管(埋深1.7 m)距離基坑2 m～4 m。周邊管線位置如圖2所示。

3)軟土地區(qū)地質(zhì)條件下施工。上海是典型的軟土地區(qū)，在地面下普遍分布有厚層軟黏性土，其具有含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低、壓縮性高、靈敏度高、觸變性等不良工程地質(zhì)特性，受擾動易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，進(jìn)而誘發(fā)地表變形；而且軟土還有低滲透性、流變性等特點，應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變時，產(chǎn)生流變，對基坑開挖穩(wěn)定性影響較大。加上圍護(hù)周邊動載的影響，變形控制難度加大。

4)基坑降水難度大、風(fēng)險點多。擬建場地沿線淺部第③j層灰色砂質(zhì)粉土與淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土互層及局部第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層地段粉性較重，在水動力作用下，易產(chǎn)生流砂、管涌、坍塌等現(xiàn)象；局部基坑坑底落在第⑤2a層砂質(zhì)粉土層中，該層土含沙量較大，屬微承壓水層，在水動力作用下易發(fā)生流變現(xiàn)象；另外，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地墻深度為52 m，未隔斷第⑦層承壓水，承壓水位按照5.40 m計算，基坑坑底存在突涌風(fēng)險；最后，本工程主體車站基坑面積較大，需要降低地下水位的幅度較大，降低承壓水位勢必會對臨近建筑物及地下管線等造成一定程度的影響，因此，降水必須做到按需降水。

3 安全施工技術(shù)措施的優(yōu)化

3.1 事前控制

項目部根據(jù)致命性風(fēng)險的實施周期及風(fēng)險特征，綜合考慮基坑開挖工況、降水工況，2019年春節(jié)前Ⅰ期南側(cè)基坑開挖至第四道混凝土支撐位置。后跨越2019年春節(jié)后繼續(xù)向下開挖?？紤]設(shè)計支撐間距(縱向)、周邊環(huán)境敏感性、基坑暴露時間及基坑總體變形量指標(biāo)控制，遂決定采用第二、三道鋼支撐由普通609鋼支撐調(diào)整增加應(yīng)力伺服系統(tǒng)，以進(jìn)一步控制基坑變形。

3.2 事中控制

1)Ⅰ期南側(cè)基坑在開挖第一層土方時，考慮到該基坑設(shè)計第1道～第2道撐間距大，達(dá)到5.5 m，另外考慮到開挖安裝支撐需求，開挖深度需達(dá)到6.0 m，對支撐形成前的基坑變形量有較大影響。經(jīng)研究，開挖該層土方時，以分2層進(jìn)行開挖，即第一倉～第二倉第1層開挖3.5 m，后進(jìn)行第一倉第2層開挖至支撐安裝位置，后進(jìn)行支撐安裝加載，同時配合支撐應(yīng)力伺服系統(tǒng)使用達(dá)到基坑暴露時間縮短及基坑變形量小的效果。

2)另外，Ⅰ期南側(cè)基坑在開挖第4層土方時，考慮到第4道混凝土支撐形成支撐力時間長，第4道混凝土支撐形成階段自土方挖至標(biāo)高后采取增加臨時鋼支撐的措施控制變形，總體效果明顯。

根據(jù)過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，第1層土方分2層開挖的方法使得基坑實際分層變形指標(biāo)明顯優(yōu)于設(shè)計的分層控制指標(biāo)(普遍為設(shè)計變形值的30%～50%)，同時配合第4道混凝土支撐施工階段增加1道臨時鋼支撐減小基坑變形量，基坑后續(xù)開挖及底板施工時圍護(hù)變形情況穩(wěn)定。

3)該車站主體Ⅰ期南側(cè)基坑實際減壓降水自第五道撐底開挖第六道撐時開始，初期運(yùn)行2口減壓井?？紤]到基坑標(biāo)準(zhǔn)段東西兩側(cè)環(huán)境敏感性，在降至安全水位后調(diào)整為工作井位置1口降壓井設(shè)置回流裝置持續(xù)抽水并控制抽水量，標(biāo)準(zhǔn)段1口降壓井根據(jù)安全水位情況適時開啟，控制水位降深滿足基坑安全水位。經(jīng)觀測、統(tǒng)計，自降壓起至后續(xù)結(jié)構(gòu)回筑施工，周邊環(huán)境沉降總體穩(wěn)定，無明顯波動。

4)另根據(jù)南端頭井實際開挖及降水情況，基坑收底階段坑底土體固結(jié)情況良好，并形成首段底板。收底至工作井范圍及標(biāo)準(zhǔn)段局部位置開挖進(jìn)入⑤2層，初期坑底土體固結(jié)良好，后連日降雨及開挖擾動，坑內(nèi)明水在排除后土體液化明顯，部分下翻結(jié)構(gòu)位置開挖困難，經(jīng)輕型井點抽水后，土體固結(jié)效果明顯。

3.3 事后總結(jié)

1)結(jié)合Ⅰ期南側(cè)基坑鋼支撐應(yīng)力伺服系統(tǒng)運(yùn)行與變形的規(guī)律，優(yōu)化Ⅱ期北側(cè)基坑應(yīng)力伺服系統(tǒng)運(yùn)行。

根據(jù)Ⅰ期南側(cè)基坑第2道、3道鋼支撐應(yīng)力伺服系統(tǒng)運(yùn)行及基坑開挖過程中每道支撐軸力變化情況，采集部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計對比分析，發(fā)現(xiàn)Ⅰ期南側(cè)基坑開挖過程中，第2道，第3道支撐軸力先增大后減小后趨于穩(wěn)定；第5道支撐軸力變化相對穩(wěn)定，開挖至底板后第6道支撐所受壓力最大。

根據(jù)上述規(guī)律，北端頭井基坑以第4道混凝土支撐為基準(zhǔn)，該道混凝土支撐以上鋼支撐根據(jù)施工變形隨時調(diào)整軸力，調(diào)整范圍為設(shè)計軸力100%～120%；該道混凝土支撐以下鋼支撐軸力按最大值設(shè)定，硬件條件安全情況下盡量增加壓力。

2)結(jié)合Ⅰ期南側(cè)基坑⑤2層及⑦層承壓水降壓與環(huán)境影響情況，對Ⅱ期北側(cè)基坑施工方法及降水井布置進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)Ⅰ期南側(cè)基坑實際開挖及降水情況，基坑收底階段坑底土體固結(jié)情況良好，并形成首段底板。收底至工作井范圍及標(biāo)準(zhǔn)段局部位置開挖進(jìn)入⑤2層，初期坑底土體固結(jié)良好，后連日降雨及開挖擾動，坑內(nèi)明水在排除后土體液化明顯，部分下翻結(jié)構(gòu)開挖困難，經(jīng)輕型井點抽水后，土體固結(jié)效果明顯。結(jié)合Ⅱ期北側(cè)基坑底⑤2層土層特性及環(huán)境敏感程度，在Ⅱ期北側(cè)基坑工作井局部增加坑底加固，同時設(shè)置墻縫止水措施改善基坑滲漏水及降低明水對收底工作的影響。另根據(jù)南側(cè)基坑實際開挖降水運(yùn)行情況，結(jié)合北側(cè)基坑坑底進(jìn)入⑤2層土8 m～10 m的情況，優(yōu)化Ⅱ期北側(cè)基坑降壓井的布置，在滿足⑦層降壓的情況下，調(diào)整2口⑦ 層降壓井為⑤2層坑內(nèi)減壓兼觀測井，以應(yīng)對⑤2層降水需求。

4 結(jié)語

通過上海軌道交通18號線工程土建工程13標(biāo)丹陽路站Ⅰ期南側(cè)基坑開挖過程中安全施工技術(shù)措施的應(yīng)用與改進(jìn)，以及Ⅱ期北側(cè)基坑開挖時對Ⅰ期南側(cè)基坑相關(guān)措施的進(jìn)一步優(yōu)化，可以得到以下結(jié)論：

1)基坑開挖過程中若層高較高，可采用“層中分層”的方式，同時做好鋼支撐安裝工序的及時銜接，對減少基坑暴露時間、控制圍護(hù)變形有積極作用；

2)在進(jìn)行基坑中下部混凝土支撐位置處的土層開挖時，受混凝土支撐形成軸向力時間較長的影響，可增加臨時鋼支撐以減小過程中的圍護(hù)變形量；

3)根據(jù)基坑坑底土體特性及周邊環(huán)境敏感程度，可選擇性的對基坑底進(jìn)行加固處理，同時設(shè)置墻縫止水措施，以改善基坑滲漏水及降低明水對收底工作的影響；

4)根據(jù)土層特性及周邊環(huán)境情況，適時調(diào)整疏干井及減壓井，必要時增加觀測井及回灌井，控制出水量及安全水位，以確?；娱_挖施工及周邊環(huán)境的安全。