茅利華

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

隨著城市的快速發(fā)展，越來越多的超高層建筑拔地而起，上部空間日趨飽和，越來越多的城市開始探索地下空間的有效利用。特別是隨著城市軌道交通的發(fā)展，地鐵隧道線路縱橫交錯，地鐵車站的深基坑開挖必然會對周圍環(huán)境產(chǎn)生諸多不利影響，如引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、影響鄰近管線及建筑的安全等[1]。國內(nèi)外的學(xué)者廣泛研究了如何控制基坑變形、減小對周邊建筑以及保護(hù)管線的影響，研究成果對城市地下空間的開發(fā)利用起到了積極的推動作用。實(shí)踐中，常通過結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測以及數(shù)值模擬來分析地鐵車站深基坑開挖對周邊環(huán)境的影響[2-5]，以及對鄰近建筑物的變形控制[6-9]。

上海市軌道交通18號線是一條位于城市東部地區(qū)南北向的切向線，沿線經(jīng)過的行政區(qū)劃有浦東新區(qū)、楊浦區(qū)和寶山區(qū)這3個行政區(qū)。線路串聯(lián)了航頭鎮(zhèn)、周浦中心鎮(zhèn)、花木副中心、江灣五角場副中心等客流集散點(diǎn)，將帶動沿線開發(fā)和發(fā)展，加強(qiáng)與市中心的聯(lián)系，發(fā)揮骨干交通的重要作用。本文以軌道交通18號線復(fù)旦大學(xué)站車站為背景工程，開展研究超深地鐵基坑施工對鄰近箱涵的影響以及對鄰近建筑物的保護(hù)措施。

1 工程概況

1.1結(jié)構(gòu)概況

復(fù)旦大學(xué)站位于復(fù)旦大學(xué)校區(qū)內(nèi)西南角區(qū)域，車站向北接政立路站，向南接國權(quán)路站，為地下3層雙柱島式車站。本站站臺中心里程SK32＋138.868，車站外包總長度169.1 m，標(biāo)準(zhǔn)段外包寬度24.3 m，標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約24.99 m，局部挖深26.77 m。本站南北端頭井均為盾構(gòu)始發(fā)井。

車站主體基坑采取明挖順作法施工，采取地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。附屬結(jié)構(gòu)基坑采取明挖順作法施工，采取地下連續(xù)墻或鉆孔樁＋三軸攪拌樁止水的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

1.2周邊環(huán)境概況

復(fù)旦大學(xué)站車站站址南側(cè)為邯鄲路（中環(huán)線），最近點(diǎn)垂直距離為9 m；西側(cè)規(guī)劃路道路紅線35 m；東南角處有復(fù)旦校史館、人文博物館，為保留建筑；沿車站方向布置的走馬塘合流污水箱涵為三路箱涵并行，如圖1所示。

圖1 車站與周邊建（構(gòu)）筑物位置關(guān)系

1.3水文地質(zhì)概況

擬建復(fù)旦大學(xué)站場地地面標(biāo)高稍有起伏，地面標(biāo)高3.36～4.95 m。地貌形態(tài)單一，屬濱海平原地貌類型。土層具有成層分布的特點(diǎn)，主要由砂土、飽和黏性土、粉性土等組成。

經(jīng)勘探，場地地下水類型主要為松散巖類孔隙水。本站勘探深度范圍內(nèi)地下水主要為賦存于淺部土層中的潛水。⑦12為砂質(zhì)粉土，⑧2為黏質(zhì)粉土與粉質(zhì)黏土互層，⑨1層為承壓含水層。

2 污水箱涵沉降監(jiān)測

2.1監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

在施工前，為有效保護(hù)合流一期污水箱涵，由第三方監(jiān)測單位在周邊總計(jì)布設(shè)了44個監(jiān)測點(diǎn)位，分別位于基坑影響范圍內(nèi)箱涵的11條接縫，每條接縫處上下兩邊共設(shè)置4個監(jiān)測點(diǎn)位，監(jiān)測了從主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工和挖土、附屬結(jié)構(gòu)圍護(hù)施工和挖土的各階段沉降數(shù)據(jù)。監(jiān)測點(diǎn)位如圖2所示。

圖2 污水箱涵監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)平面

2.2監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

從2017年12月17日三軸槽壁加固開始，到2020年6月21日附屬結(jié)構(gòu)施工為止，各監(jiān)測點(diǎn)位箱涵累計(jì)沉降數(shù)據(jù)如圖3所示。典型監(jiān)測點(diǎn)位（W2、W24、W42）隨時間變化沉降數(shù)據(jù)如圖4所示。附屬結(jié)構(gòu)施工階段典型測點(diǎn)箱涵沉降差如圖5所示。

圖3 各監(jiān)測點(diǎn)位箱涵累計(jì)沉降數(shù)據(jù)

圖4 典型監(jiān)測點(diǎn)位沉降值隨時間變化情況

圖5 典型測點(diǎn)箱涵沉降差（附屬結(jié)構(gòu)施工階段）

由圖3各監(jiān)測點(diǎn)位的箱涵累計(jì)沉降數(shù)據(jù)可知，箱涵累計(jì)沉降量最大達(dá)到－23.51 mm（W2），箱涵累計(jì)上浮量最大為2.65 mm（W42），車站基坑西南側(cè)箱涵變形相對較大。

由圖4典型監(jiān)測點(diǎn)位沉降值隨時間變化情況可知，靠近基坑一側(cè)，箱涵沉降幅度較大，遠(yuǎn)離基坑側(cè)箱涵沉降幅度較小，典型測點(diǎn)W42出現(xiàn)上浮。

由圖5可知，箱涵接縫差異沉降最大為－4.64 mm（W11－W13）。從圖中可以看出，2019年12月份之前，箱涵沉降差相對穩(wěn)定，此階段為附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)束。附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，開始附屬結(jié)構(gòu)的挖土及施工，此階段箱涵接縫處沉降差變化較大。由此可見，鄰近箱涵的附屬結(jié)構(gòu)挖土及施工對箱涵的影響較大。通過采取相應(yīng)的保護(hù)措施，箱涵及周邊建筑的變形尚處于可控范圍。

3 緊鄰地鐵基坑建筑物的保護(hù)措施

車站主體基坑標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約24.99 m，屬于超深基坑，在基坑挖深影響范圍內(nèi)，存在復(fù)旦大學(xué)人文博物館、復(fù)旦大學(xué)校史館以及走馬塘合流污水箱涵，必須采取必要的保護(hù)措施，以減少基坑開挖和車站施工期間對周邊建筑物的影響，防止鄰近建筑物由于地表不均勻沉降而產(chǎn)生下沉，甚至墻體開裂等破壞性影響[10-13]。

1）從產(chǎn)生影響的根源進(jìn)行預(yù)防：減小基坑開挖變形。通過地下水位控制（特別是承壓水）、加固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化基坑開挖分塊及工藝等一系列綜合措施，來控制基坑的變形。具體措施為：基坑底以下采用三軸攪拌樁滿堂加固；基坑開挖過程中采取回灌措施：在保護(hù)建筑鄰近基坑一側(cè)布設(shè)共10口26 m深潛水回灌井；基坑首道支撐采用混凝土支撐，其余支撐采用帶軸力伺服系統(tǒng)的鋼管撐。

2）切斷影響的傳播路徑：在建筑物和基坑之間增設(shè)隔離墻。增設(shè)隔離墻切斷由于基坑開挖產(chǎn)生的各種變形的傳播路徑。通常有深層水泥土攪拌樁、樹根樁、高壓旋噴樁等。具體措施為：復(fù)旦大學(xué)站采用直徑400 mm的樹根樁作為隔離墻。樹根樁深入滑移面以下，樁深30 m，雙排排列，樁頂設(shè)置1 000 mm×1 000 mm的頂圈梁。隔離樁作用原理如圖6所示。

圖6 隔離樁作用原理

3）提高建筑物抵抗變形的能力：對基坑周邊建筑物進(jìn)行加固。通過對周邊重要的保護(hù)建筑采取加固措施，如注漿加固、跟蹤注漿等，提高建筑物的抗擾動、抗變形能力。具體措施為：采用預(yù)留袖閥管進(jìn)行分層注漿，注漿孔距離隔離樁1 200 mm，注漿孔間距為800 mm，采取分層注漿并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)有針對性地進(jìn)行調(diào)整，每次分層注漿量等于保護(hù)建筑沉降量加上地基由于每次注漿引起的超孔隙水壓力部分消散而產(chǎn)生的固結(jié)沉降量。

4 結(jié)語

1）依托上海軌道交通18號線復(fù)旦大學(xué)站車站深基坑工程，分析各施工階段周邊保護(hù)建筑的沉降、變形數(shù)據(jù)，得到其沉降變形規(guī)律。

2）通過設(shè)置隔離樁可以對周邊的箱涵進(jìn)行有效保護(hù)；對于位移量超預(yù)警值的建筑物，可采取分層跟蹤注漿加固控制，注漿量需根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)針對性調(diào)整。

3）對地鐵基坑周邊保護(hù)建筑的變形進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，可以有效掌控保護(hù)建筑的沉降、變形發(fā)展，便于采取針對性的措施。

4）上海軌道交通18號線復(fù)旦大學(xué)站車站深基坑工程通過采取綜合措施，有效地控制了鄰近污水箱涵及建筑物的沉降、變形，為后續(xù)類似工程總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，起到了良好的示范作用。