姜 捷

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

1.1項(xiàng)目概況

臨港新城滴水湖站交通樞紐工程位于上海市臨港新城主城區(qū)，環(huán)繞上海軌道交通16號線（以下簡稱“軌交16號線”）滴水湖站呈對稱布置。本工程地下部分主體建筑為地下2層，局部1層，包括交通樞紐地下配套空間和下沉式廣場。地上部分主要為交通樞紐工程，包括1層公交樞紐站房和鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)（殼）架屋蓋（圖1、圖2）。

圖1 工程周邊環(huán)境平面示意

圖2 工程剖面示意

1.2周邊環(huán)境

本工程基坑中間毗鄰軌交16號線滴水湖站，部分以原地鐵車站的地下連續(xù)墻作為圍護(hù)，施工區(qū)域緊靠車站已建結(jié)構(gòu)，對車站結(jié)構(gòu)應(yīng)予以重點(diǎn)保護(hù)。基坑外東南角和東北角分別為國檢大樓和海關(guān)大樓，距基坑邊6.5 m，原大樓圍護(hù)采用的加筋水泥土錨樁侵入本基坑邊線，需在地下連續(xù)墻加固前予以清除。另外，場地周邊道路地下管線平面布局較復(fù)雜，部分地下管線緊貼基坑邊界位置。

1.3工程地質(zhì)條件

本場地地貌單元屬長江三角洲入?？跂|南前緣的潮坪地貌類型，在地勘65.45 m深度范圍內(nèi)的地層共劃分為5個(gè)主要層次，從上到下依次為：①填土、②3砂質(zhì)粉土、④淤泥質(zhì)黏土、⑤1黏土、⑤3粉質(zhì)黏土、⑤4粉質(zhì)黏土、⑦1砂質(zhì)粉土、⑦2粉砂，上海地區(qū)常見的③、⑥層缺失。其中基坑淺部主要位于②3層，該層層厚10.20～14.60 m，層頂標(biāo)高－0.27～3.07 m，中等壓縮性，搖振反應(yīng)迅速，干強(qiáng)度、韌性低，土質(zhì)不均，土體穩(wěn)定性較差[1-2]。

本場地地下水主要由②3層潛水含水層和⑦層第一承壓含水層組成。其中②3層較厚，重力水含量大，滲透性較好，易液化，易受大氣降水和地表水補(bǔ)給，應(yīng)保證足夠的抽水時(shí)間。對⑦層承壓含水層進(jìn)行基坑底部抗突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算，臨界開挖深度為16.46 m，遠(yuǎn)大于本工程11.55 m的最大開挖深度，所以不需要考慮降承壓水。

2 基坑概況

本基坑環(huán)繞軌交16號線滴水湖站呈東西向?qū)ΨQ布置，基坑工程長約360.00 m，寬196.00 m，開挖深度11.03～11.55 m，總土方量約為690 000 m3。本工程屬于超大深基坑，采用分坑順作施工，分4個(gè)區(qū)域共7個(gè)基坑，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)基坑緊鄰軌交16號線南段地鐵車站。Ⅰ區(qū)基坑長180.00 m，單側(cè)寬32.00 m，總寬64.00 m；Ⅱ區(qū)基坑呈半圓弧狀，長196.00 m，寬105.00 m；Ⅲ區(qū)基坑長115.00 m，單側(cè)寬88.00 m，總寬176.00 m；Ⅳ區(qū)基坑長180.00 m，單側(cè)寬46.70 m，總寬93.40 m。Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)基坑環(huán)境保護(hù)等級為一級，Ⅳ區(qū)基坑環(huán)境保護(hù)等級為二級（圖3）。

圖3 基坑分區(qū)示意

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚600 mm地下連續(xù)墻，墻深24～25 m，局部近鄰集水坑處的長度為26～27 m，地下連續(xù)墻墻趾進(jìn)入⑤1層4 m，插入比1.16～1.22。地下連續(xù)墻接頭形式采用圓形柔性接頭，并采取墻底注漿工藝，每幅地下連續(xù)墻內(nèi)安放2根注漿管，每根注漿管注漿量為1 m3。地下連續(xù)墻槽壁采用φ650 mm三軸水泥土攪拌樁進(jìn)行預(yù)加固，加固深度為17.50 m?？寇壗?6號線滴水湖站的基坑利用原車站圍護(hù)厚800 mm地下連續(xù)墻，墻深33.00 m。

基坑加固時(shí)，沿地鐵車站外側(cè)地下連續(xù)墻側(cè)設(shè)置了φ850 mm三軸水泥攪拌樁裙邊加固，寬8.05 m，深度為底板下4.00 m，水泥摻量20%。Ⅰ區(qū)基坑內(nèi)設(shè)置了φ700 mm雙軸水泥攪拌樁裙邊和抽條加固，寬度分別為4.00 m和4.20 m，深度為底板下4.00 m，抽條間距10.00 m，水泥摻量14%。Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)基坑圍護(hù)內(nèi)側(cè)還間隔設(shè)置了雙軸水泥攪拌樁墩式加固。對于電梯井、集水井等局部落深區(qū)域周邊，采用雙軸水泥攪拌樁加固和旋噴樁封底（圖4）。

圖4 圍護(hù)及加固平面布置示意

支撐采用2道鋼筋混凝土支撐，第1道900 mm×800 mm，第2道1 200 mm×800 mm，棧橋板厚300 mm。其中Ⅳ區(qū)局部1層結(jié)構(gòu)，在第2道支撐拆除前應(yīng)設(shè)置φ609 mm臨時(shí)鋼斜拋撐，間距4 m（圖5、圖6）。

圖5 支撐平面布置示意

圖6 Ⅰ區(qū)圍護(hù)剖面示意

3 施工過程控制

3.1總體流程

為保證已建地鐵車站結(jié)構(gòu)的安全，基坑采用分區(qū)對稱開挖，總體流程為：Ⅰ-1和Ⅰ-2區(qū)基坑先同步對稱開挖；待Ⅰ區(qū)地下結(jié)構(gòu)完成后，Ⅱ區(qū)、Ⅲ-1區(qū)和Ⅲ-2區(qū)基坑同步對稱開挖；待Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)地下結(jié)構(gòu)完成后，Ⅳ-1區(qū)和Ⅳ-2區(qū)基坑同步對稱開挖，直至Ⅳ區(qū)地下結(jié)構(gòu)完成；分隔墻待相鄰分區(qū)結(jié)構(gòu)施工完成后鑿除并進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)缺。

3.2基坑開挖

基坑開挖時(shí)嚴(yán)格遵循“分層、分塊、對稱、平衡、限時(shí)”的原則，Ⅰ區(qū)和Ⅳ區(qū)因基坑形狀狹長采用分段開挖，共分9段，從中間向兩側(cè)對稱進(jìn)行，最后第3層土方按底板膨脹加強(qiáng)帶分3段，先兩端后中間進(jìn)行挖土；Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)采用盆式開挖，由基坑中部開始，逐步形成對撐、桁架邊撐和角撐，最后第3層土方根據(jù)底板分區(qū)，挖土從基坑周邊向棧橋位置先遠(yuǎn)后近進(jìn)行?；邮┕ぶ攸c(diǎn)注意事項(xiàng)如下：

1）基坑開挖必須在降水、土體加固、地下連續(xù)墻（包括墻頂圈梁）達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，方可進(jìn)行。

2）遵循“分層分段、留土護(hù)壁，限時(shí)開挖支撐”的原則，將周圍設(shè)施變形控制在允許范圍內(nèi)。地鐵車站兩側(cè)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)基坑對稱開挖，20 m范圍內(nèi)高差小于1.5 m。

3）在開挖過程中，每一級放坡不陡于1∶1.5，每級開挖面高差不得大于3 m，分級平臺寬度大于3 m。

4）混凝土墊層應(yīng)隨挖隨澆，墊層必須在見底后24 h內(nèi)澆筑完成，無墊層坑底最大面積不大于200 m2。

5）嚴(yán)禁挖土機(jī)械碰撞支撐、立柱和工程樁等，挖土?xí)r應(yīng)先掏空立柱四周，避免立柱承受不均勻側(cè)向土壓力。

3.3環(huán)境保護(hù)和施工監(jiān)測

根據(jù)本工程的基坑安全等級，確定監(jiān)測項(xiàng)目主要為圍護(hù)墻頂部水平及豎向位移、圍護(hù)墻深層水平位移、支撐內(nèi)力、立柱樁豎向位移、地表豎向位移、地下水水位、鄰近建筑物豎向位移和地下管線豎向位移[3]。

對地鐵站的監(jiān)測項(xiàng)目和報(bào)警值主要為：地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)施絕對沉降量及水平位移量≤20 mm；隧道變形曲線和曲率半徑≥15 000 m，相對彎曲≤1/2 500；由于周邊施工因素而引起的地鐵隧道外壁附加荷載≤20 kPa[4]。

3.4施工應(yīng)急處理

Ⅲ-1、Ⅲ-2區(qū)第3層土方按底板后澆帶共分6塊，因Ⅲ-1、Ⅲ-2為對稱同時(shí)開挖，發(fā)生險(xiǎn)情的部位和情況類似，下面僅以圍護(hù)變形最大的Ⅲ-2區(qū)為例。當(dāng)位于Ⅲ-2區(qū)東北部位，鄰近地鐵車站的2號塊第3層土方開挖至底標(biāo)高時(shí)，東側(cè)圍護(hù)墻體CX42號測斜點(diǎn)顯示圍護(hù)墻地下14.5 m處變形速率迅速變大，達(dá)到27.13 mm/d，累計(jì)達(dá)到85.2 mm，另地鐵圍護(hù)墻轉(zhuǎn)角處第2和第3幅圍護(hù)墻接縫處有泥漿流出，位置在土方開挖面以上1 m左右，先期雖用聚氨酯封堵，但效果不佳。采取的應(yīng)急處理措施如下：

1）立即進(jìn)行堆載以阻止圍護(hù)墻變形進(jìn)一步擴(kuò)大，以漏漿接縫為中心沿圍護(hù)墻內(nèi)側(cè)用袋裝水泥圍成一個(gè)長10 m、寬5 m、高2 m的圍堰，中間填充素混凝土。堆載完成后，圍護(hù)墻深層水平位移速率迅速回落，未再出現(xiàn)報(bào)警，最終變形累計(jì)達(dá)到87.6 mm，位置在圍護(hù)墻地下14.5 m處。

2）在堆載區(qū)基坑外側(cè)增設(shè)降水井，降水深度大于10 m。降水完成后對漏漿圍護(hù)墻縫采用雙液注漿封堵。

3）加快堆載區(qū)以外底板施工，完成后在堆載區(qū)上部增設(shè)φ609 mm鋼管水平支撐，牛腿設(shè)置在相鄰底板上。

4）與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)商定，取消堆載區(qū)域的底板落低深坑。

5）完成上述工序后，對堆載區(qū)域進(jìn)行卸載并繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)底板施工，先采用2臺小型鎬頭機(jī)破碎堆載的混凝土及水泥袋，挖土收底完成后立即澆筑厚30 cm的C35早強(qiáng)混凝土墊層，底板鋼筋及混凝土及時(shí)跟進(jìn)，墊層到底板完成時(shí)間控制在24 h以內(nèi)。

6）Ⅱ、Ⅲ區(qū)在底板完成后、第2道支撐拆除前，增設(shè)φ609 mm鋼管斜拋撐換撐（圖7）。

圖7 應(yīng)急處置區(qū)平面示意

4 分析與建議

1）Ⅰ區(qū)基坑形狀狹長，采用裙邊和抽條加固，挖土期間圍護(hù)墻深層水平位移速率和累計(jì)值均在控制值內(nèi)。Ⅳ區(qū)同樣是狹長形狀基坑，僅在外側(cè)圍護(hù)墻體處采用間隔墩式加固，挖土期間圍護(hù)變形較大，特別是第3層底板土方施工時(shí)深層水平位移速率突變，累計(jì)最大水平位移達(dá)90 mm。建議對于狹長形狀基坑采用類似Ⅰ區(qū)的圍護(hù)加固形式。

2）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)均采用了間隔墩式加固，在基坑第3層底板土方開挖期間圍護(hù)體均發(fā)生了較大變形，并發(fā)生了局部應(yīng)急搶險(xiǎn)的情況。Ⅱ區(qū)因基坑呈半圓弧狀，整體變形相對Ⅲ、Ⅳ區(qū)較小。建議該地區(qū)類似基坑采用連續(xù)裙邊加固，加固范圍可適當(dāng)擴(kuò)大，增加底板開挖面以上弱加固區(qū)，底板開挖面以下加固深度可適當(dāng)增加，以利于減小開挖期間的圍護(hù)變形。同時(shí)一定要嚴(yán)控加固工程的水泥摻量、攪拌下沉和提升速度等施工要點(diǎn)，確保加固質(zhì)量。

3）本工程厚600 mm地下連續(xù)墻縱向鋼筋在地下14～15 m有50%的減少，這也是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)外側(cè)圍護(hù)墻累計(jì)水平位移最大的深度位置。建議圍護(hù)設(shè)計(jì)單位在該地區(qū)類似基坑圍護(hù)地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)中予以考慮，加強(qiáng)鋼筋配置。

5 結(jié)語

本工程屬于上海臨港地區(qū)鄰地鐵車站的超大基坑，在基坑施工期間，作為重點(diǎn)保護(hù)對象的軌交16號線滴水湖站的結(jié)構(gòu)變形均在控制值以內(nèi)，未發(fā)生報(bào)警情況。在本工程分坑施工中，各區(qū)基坑變形情況不一，絕大部分處于受控狀態(tài)，但局部也發(fā)生了搶險(xiǎn)應(yīng)急處置情況。