張 敏

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

在城市核心區(qū)進(jìn)行地鐵車(chē)站基坑開(kāi)挖施工時(shí)，其周邊環(huán)境地面建筑密集、車(chē)輛往來(lái)頻繁、地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)基坑開(kāi)挖的變形保護(hù)要求極高，而且工期往往極為緊張。對(duì)于這類(lèi)工程，有時(shí)采用單純的順作法或逆作法可能均難以同時(shí)滿足技術(shù)、工期及環(huán)境保護(hù)等多方面的要求。此時(shí)，如果采用部分逆作法施工技術(shù)，對(duì)順作、逆作區(qū)域進(jìn)行合理劃分，充分結(jié)合順作法與逆作法各自的優(yōu)勢(shì)，則往往可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到順利實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)目標(biāo)的效果[1-8]。

本文以上海市軌道交通12號(hào)線漕寶路站基坑工程為研究背景，針對(duì)復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵車(chē)站超深基坑的部分逆作法施工技術(shù)開(kāi)展探索研究，為今后類(lèi)似工程提供可借鑒的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

上海市軌道交通12號(hào)線漕寶路站工程位于漕寶路北側(cè)地塊和道路接合部地下，沿漕寶路呈東西走向（圖1）。漕寶路站為地下4層島式站臺(tái)車(chē)站，車(chē)站地下1層為預(yù)留商業(yè)開(kāi)發(fā)，地下2層為站廳層，地下3層為設(shè)備層，地下4層為站臺(tái)層。車(chē)站主體長(zhǎng)約150.0 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬約22.8 m，開(kāi)挖深度為28.2～28.5 m。西端端頭井的開(kāi)挖深度為30.1 m，東端端頭井的開(kāi)挖深度為30.4 m。作為市政重點(diǎn)項(xiàng)目，本項(xiàng)目工期進(jìn)度要求極為嚴(yán)格。

圖1 軌交12號(hào)線漕寶路站地理位置

1.2 地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地屬第四系河口、濱海、淺海、沼澤、溺谷相沉積層，主要由飽和黏性土、粉性土、砂土組成。地基土可劃分為7個(gè)主要層次，其中①層分為2個(gè)亞層，③層局部地段分布有③夾層黏質(zhì)粉土，⑤層可分為3個(gè)亞層，⑤3-3層下部可分出⑤3夾層砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土。

本工程場(chǎng)地地下水類(lèi)型有淺部土層中的潛水、⑤2層中的微承壓水，以及深部土層（⑤3-3層—⑨層）中的承壓水。據(jù)勘探揭示，微承壓水與其下的承壓水互相連通。

2 工程難點(diǎn)分析

2.1 周邊環(huán)境復(fù)雜

本工程北側(cè)地塊原為上海地毯總廠、上海玉石雕刻廠等；南側(cè)地塊為上海市第八人民醫(yī)院、漕寶路污水泵站、上海銀行等，西南側(cè)為和信商務(wù)大樓、和誠(chéng)商務(wù)大樓；車(chē)站東側(cè)區(qū)間跨滬閔路下穿既有軌交1號(hào)線漕寶路車(chē)站，漕溪路上有滬閔高架路穿過(guò)。車(chē)站附近道路以漕寶路和漕溪路為主，漕溪路中為寬7 m綠化帶，沿路上方為滬閔高架路，車(chē)流、人流量均較大。

2.2 地下管線眾多

本工程周邊地塊下方管線眾多，且年代較為久遠(yuǎn)，對(duì)于基坑開(kāi)挖產(chǎn)生的土體變形極為敏感。管線翻交后，離車(chē)站地下連續(xù)墻最近的管線為車(chē)站主體南側(cè)1根1 200 mm直徑合流污水管，距離基坑僅4.5 m，為閔行、徐匯兩區(qū)污水輸送主干管線，日污水流量10萬(wàn) m3。該管線為混凝土承插管，鋪設(shè)于20世紀(jì)80年代，保護(hù)要求極高。此外，距離基坑1倍開(kāi)挖深度范圍內(nèi)還存在雨水、煤氣、給水等諸多管線。

2.3 地下承壓水對(duì)基坑開(kāi)挖安全影響大

本工程范圍內(nèi)分布有⑤2層微承壓水層、⑤3-3層承壓含水層及⑦2層承壓含水層，有潛在的基坑底部突涌風(fēng)險(xiǎn)。此外，本工程基坑開(kāi)挖深度較深，已進(jìn)入⑤2層微承壓水層。當(dāng)基坑開(kāi)挖至接近坑底時(shí)，坑內(nèi)⑤2層水頭降深與坑外水頭高差極大，有可能產(chǎn)生流砂等危害。

3 支護(hù)方案選擇及優(yōu)化

3.1 部分逆作方案確定

本工程基坑深度較深，若采用傳統(tǒng)順作法，則基坑變形難以控制。特別是離車(chē)站地下連續(xù)墻僅4.5 m的直徑1 200 mm合流污水管為混凝土承插管，鋪設(shè)于20世紀(jì)80年代，變形保護(hù)相求極高。順作開(kāi)挖極有可能造成該合流污水管的損壞。

因此，綜合考慮工期、造價(jià)、保護(hù)要求等因素后，決定采用部分逆作法施工，并將逆作界面層選在與污水管標(biāo)高接近的B2層。

沿基坑深度共設(shè)置9道支撐，9道支撐中心軸線分別位于地面以下5.3、8.2、11.8、13.6、17.6、19.6、23.8、26.2 m處。首道支撐為混凝土支撐，第2、3、6、8道于8—12軸間為混凝土支撐，其他均為鋼支撐。第5、7道即為地下2層和地下3層逆作板撐。此外在逆作法施工板下各增加1道臨時(shí)鋼支撐。

3.2 支撐位置優(yōu)化及取土口布置

若按常規(guī)方式布置支撐，本項(xiàng)目混凝土支撐間距為8 m，鋼管支撐間距為3 m，間距模數(shù)的不匹配給取土帶來(lái)了極大的不便。此外，由于本項(xiàng)目采用部分逆作法施工，逆作界面層下的取土需通過(guò)取土口完成，取土點(diǎn)的布設(shè)難度更加突出。

為避免上述問(wèn)題，本項(xiàng)目對(duì)支撐間距進(jìn)行了微調(diào)，并對(duì)圍檁進(jìn)行了放大增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)了混凝土支撐、鋼支撐以及逆作取土口的位置統(tǒng)一，確保了挖土效率。

4 部分逆作關(guān)鍵施工技術(shù)研究

4.1 部分逆作法施工工序

樁基施工→地下連續(xù)墻施工→開(kāi)挖地下1層和地下2層土方至設(shè)計(jì)標(biāo)高→施工混凝土支撐及鋼支撐（隨挖隨撐）→施工B2逆作板→暗挖地下3層土方至設(shè)計(jì)標(biāo)高→施工B3逆作板→暗挖地下4層土方至設(shè)計(jì)標(biāo)高→施工大底板→施工地下4層逆作墻、柱→施工地下3層逆作墻、柱→施工地下2層墻、柱及B1板→施工地下1層墻、柱及頂板→主體結(jié)構(gòu)完成

4.2 地下連續(xù)墻施工

為加強(qiáng)基坑開(kāi)挖安全性，降低圍護(hù)地下連續(xù)墻接頭滲漏水風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)決定南側(cè)地下連續(xù)墻采取接縫止水措施。通過(guò)分析研究，最終采取了地面至地面下18 m范圍內(nèi)采用三軸水泥土攪拌樁加固，接縫處地面下17 m至地面下35 m范圍內(nèi)采用3根直徑1 000 mm的三重管高壓旋噴樁止水加固的方案，可在地下連續(xù)墻成槽過(guò)程中對(duì)槽壁起到有效保護(hù)作用，避免對(duì)污水管造成影響。

此外，本工程地下連續(xù)墻最深達(dá)56 m，成槽機(jī)選擇至關(guān)重要。普通型號(hào)的成槽機(jī)難以適應(yīng)超深地下連續(xù)墻地下區(qū)域土質(zhì)較硬，難以順利成槽。為確保施工效果，本項(xiàng)目在上海首次引進(jìn)了德國(guó)進(jìn)口的利勃海爾HS885型成槽機(jī)，擺脫以往“兩鉆一抓，抓銑結(jié)合”的復(fù)雜工藝，可直接垂直取土。

4.3 土方開(kāi)挖及支撐施工

本工程支撐形式復(fù)雜，除首道支撐為混凝土支撐外，8—12軸間還設(shè)置4道混凝土支撐。挖土進(jìn)度安排不僅需要考慮B2、B3逆作板撐下出土量，還需要考慮混凝土支撐的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，施工難度較高。經(jīng)研究論證，最終確定了如下方案。

4.3.1 車(chē)站端頭井

首先施工標(biāo)準(zhǔn)段的2根對(duì)撐，再開(kāi)挖斜撐范圍內(nèi)的土方，最后挖除其余土方。斜撐范圍內(nèi)的土方，應(yīng)從基坑角點(diǎn)沿垂直于斜撐方向向基坑內(nèi)地開(kāi)挖，確保分層、分段、限時(shí)并及時(shí)架設(shè)支撐。對(duì)長(zhǎng)度大于20 m的斜撐，應(yīng)先挖中間再挖兩端。

4.3.2 車(chē)站主體

第2道支撐首先施工8—12軸間混凝土支撐，再向兩端開(kāi)挖，安裝鋼支撐。而第3道支撐施工時(shí)，由于第2道8—12軸間混凝土支撐因在養(yǎng)護(hù)期，因此需要利用時(shí)間差，采用由兩端向中間開(kāi)挖的方式挖土，確保第2道混凝土支撐完成養(yǎng)護(hù)后開(kāi)挖其下部土方。第4道支撐由兩端向中間開(kāi)挖。

逆作B2、B3板采用短排架施工。由于土挖深度較深，故在開(kāi)挖面以上800 mm處架設(shè)1道臨時(shí)鋼支撐，以確?；臃€(wěn)定性不受影響。板下采用分層分塊開(kāi)挖。大底板由兩端向中間挖土施工。

4.4 基坑降水

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)降水詳勘報(bào)告進(jìn)行分析，⑤2、⑤3-3、⑦2層三者間存在明顯的水力聯(lián)系，因基坑開(kāi)挖深度深，受到⑦2層承壓水影響，如何處理⑦2層降水問(wèn)題是本工程降水成功與否的關(guān)鍵。本項(xiàng)目降水主要有如下難點(diǎn)：

1）在基坑開(kāi)挖至⑤2層頂?shù)倪^(guò)程中，針對(duì)⑤2微承壓水的基坑降水將按先降壓后疏干模式進(jìn)行。如采用普通管井則必須加長(zhǎng)濾管或加密布置管井。由于⑤2層下部為滲透系數(shù)更大的含水層，地下連續(xù)墻深度有限，如加長(zhǎng)濾管，坑外水位必然受到較大影響。而縮短井間距，必然造成井?dāng)?shù)量過(guò)多，導(dǎo)致施工不便及過(guò)多的成本支出。

2）地下連續(xù)墻位于⑤3夾層，該層垂向滲透系數(shù)較大，因此若對(duì)該層降水時(shí)，繞流效應(yīng)明顯，必然對(duì)坑外水位產(chǎn)生較大影響。

對(duì)于下一代圖書(shū)館服務(wù)平臺(tái)（LSP），國(guó)內(nèi)的湖北三新、超星、CALIS（Folio）、西安文淵等也在涉足。

3）⑦2層和⑤3-3、⑤3夾層的水位恢復(fù)速度快，對(duì)基坑安全存在一定隱患。

4）周邊環(huán)境復(fù)雜，特別是存在運(yùn)營(yíng)中的地鐵站，環(huán)境保護(hù)與變形控制要求極高。

經(jīng)過(guò)分析研究，最終形成了以下符合本工程復(fù)雜情況下的降水方案：

1）考慮到若將濾管插入微承壓含水層，必將存在先降微承壓水后降潛水的問(wèn)題，且對(duì)環(huán)境的影響很大，因此下部土體疏干由微承壓井控制。疏干井深度不進(jìn)入基坑底開(kāi)挖面，避免觸碰微承壓水。

2）坑內(nèi)微承壓降水采取先減壓后疏干形式進(jìn)行。因地下連續(xù)墻對(duì)坑內(nèi)外⑤2層微承壓水有較好的阻隔作用，減壓效果與疏干效果都較好，因此可顯著縮短降壓井開(kāi)啟時(shí)間，降低對(duì)坑外水位的影響，確保對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)效果。

3）由于本工程圍護(hù)未隔斷承壓含水層，為控制基坑降水施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，在后期⑦2層降壓井正式降水時(shí)應(yīng)加快施工進(jìn)度，防止基坑裸露時(shí)間及降水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

4.5 結(jié)構(gòu)施工

4.5.1 逆作法柱節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

在柱結(jié)構(gòu)施工時(shí)，針對(duì)逆作板上下柱截面變化的特點(diǎn)，分別在板梁上下留出一定距離插筋，從而解決了接駁器留置歪斜而無(wú)法使用的弊端，增加了接駁器方向變化余量，方便后續(xù)結(jié)構(gòu)回筑施工。向下插筋模板按照設(shè)計(jì)鋼筋綁扎要求位置開(kāi)洞，上下插筋均采用接駁器連接。結(jié)構(gòu)板內(nèi)柱四角預(yù)埋直徑150 mm的PVC螺紋管。

此外，逆作板施工完畢至全部結(jié)構(gòu)完成時(shí)間一般較長(zhǎng)，因此對(duì)逆作板插筋的質(zhì)量控制及保護(hù)極為重要。本工程全部逆作板插筋均使用水泥漿涂刷保護(hù)。

4.5.2 逆作法墻節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

在逆作板與圍護(hù)地下連續(xù)墻連接節(jié)點(diǎn)處內(nèi)襯墻上下設(shè)置水平施工縫，沿施工縫預(yù)埋連續(xù)封閉鋼板止水帶。內(nèi)襯墻向上插筋采用焊接方式連接，長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范錯(cuò)開(kāi)及搭接長(zhǎng)度要求。內(nèi)襯墻向下插筋采用直螺紋鋼套管機(jī)械連接方式。

逆作結(jié)構(gòu)板內(nèi)沿內(nèi)襯墻方向每隔1 500 mm設(shè)置直徑150 mm的PVC螺紋管澆筑口，用于澆筑下層結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻混凝土。鋼板止水帶內(nèi)側(cè)預(yù)埋直徑50 mm的PVC注漿管，間隔2 000 mm距離設(shè)置。在逆作板下內(nèi)襯墻施工時(shí)，注漿管一方面作為出氣孔，導(dǎo)引混凝土盡量充填止水鋼板內(nèi)側(cè)空間，另一方面在內(nèi)襯墻施工完畢后作為灌漿孔。內(nèi)襯墻模板拆除前，使用水泥砂漿灌漿料填充注漿孔，有效保證了逆作法施工縫的密實(shí)度。

4.5.3 熱風(fēng)道先做工藝

傳統(tǒng)方法一般是在板下預(yù)留熱風(fēng)道側(cè)墻的倒插筋，待結(jié)構(gòu)完成后再行施工。但本工程采用了熱風(fēng)道先做工藝，即在結(jié)構(gòu)板施工前先行完成熱風(fēng)道，避免了二次支模、澆筑的煩瑣工序，同時(shí)可有效提高施工質(zhì)量。

4.6 通風(fēng)及照明措施

本工程采用逆作法施工，需考慮地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)的通風(fēng)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析，結(jié)合逆作板下施工實(shí)際安排，合理布置通風(fēng)系統(tǒng)，配置4臺(tái)11 kW混流風(fēng)機(jī)對(duì)基坑內(nèi)空氣進(jìn)行置換，保證了逆作板下通風(fēng)流暢。

地下照明采用白熾燈，在施工完成B2板、拆除模板排架后即安裝逆作板下臨時(shí)照明設(shè)施。照明線路水平向通過(guò)在樓板中預(yù)埋角鋼掛設(shè)管路，豎向利用固定在立柱上的預(yù)埋管。在下層土方開(kāi)挖時(shí)，燈具隨著挖土方向及時(shí)跟進(jìn)安裝。

5 實(shí)施效果

本工程車(chē)站主體結(jié)構(gòu)于2013年4月份順利完成，施工過(guò)程中基坑圍護(hù)變形和周邊環(huán)境沉降均較為穩(wěn)定，最終控制效果也較為理想。地下連續(xù)墻變形約為70 mm，滬閔高架路累計(jì)沉降5 mm，污水泵站房屋差異沉降在0.2%以內(nèi)。地表、管線沉降最大值未超過(guò)80 mm，且為均勻沉降，管線正常使用功能均未受到影響。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以上海市地鐵軌道交通12號(hào)線漕寶路站基坑工程為研究背景，對(duì)復(fù)雜環(huán)境下地鐵車(chē)站超深基坑的部分逆作法施工技術(shù)開(kāi)展了研究。研究結(jié)果表明，部分逆作法充分結(jié)合了順作法與逆作法各自的優(yōu)勢(shì)，在節(jié)約工期、控制周邊環(huán)境變形方面表現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以作為復(fù)雜環(huán)境下地鐵車(chē)站超深基坑施工的優(yōu)選方法。本研究為今后類(lèi)似工程提供了可借鑒的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。