上海董家渡金融城工程項目（北地塊）地下空間施工技術創新

伍小平

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海市董家渡金融城工程項目地處上海市黃浦區小東門街道616、735街坊，是集辦公、商業、酒店與住宅于一體的大型城市綜合體建筑群（圖1）。

1.1 工程位置及規模

圖1 上海董家渡金融城效果圖

上海董家渡金融城工程項目以董家渡路為界劃分為南北2大標段（地塊），其中，北地塊（圖2）占地面積88 714 m2，總建筑面積584 000.6 m2，地上建筑面積353 536.5 m2，地下建筑面積230 464.1 m2。

北地塊地上包括1棟300 m、1棟150 m高的超高層建筑及商業裙房，另有2棟辦公樓（55、77 m），1棟多層商業建筑及一片中央綠地；地下以4層為主，部分地下3層。

圖2 工程位置

1.2 工程周邊環境

1）周邊道路。工程場外道路除中山南路外均為單向行駛道路，北側王家碼頭路為西向東車道，路幅6 m；西側外倉橋街為南向北單車道，路幅5 m；東側為中山南路，為北向南3車道，路幅24 m，中山南路地下通道正在施工；南側董家渡路為保護地下管線不考慮施工重車通行，路幅8 m。

2）周邊管線。場地南側董家渡路下方有1根管徑為1.8 m的雨污合流管，為市級管線，承擔周邊片區污水和雨水的排泄，另有DN500 mm的給水管、DN300 mm的燃氣管、電力和信息管線；西側外倉橋街下為鑄鐵配水管和混凝土合流管；北側王家碼頭路下為配水管和雨水管；東側中山南路下為300 mm管徑的煤氣管和水管等。

3）周邊建（構）筑物。南側三面環繞天主教堂，該教堂始建于1847年，條形獨立基礎，磚木拱型結構，為市級文物保護建筑；西側多為1～3層的磚木結構房屋，一般在解放前建造；北側為綠城黃浦灣項目，為高層住宅；東側為正在施工中的中山南路地下通道，地下2層，中段為采用樁基筏板的人保大廈，通過天橋連廊與輔樓相連，輔樓6層，無樁基（圖3）。

圖3 周邊道路與建筑

1.3 基坑概況

本工程地下室共劃分為5個標段，為保護基坑邊上的天主教堂，將天主堂周邊劃分出4個小坑。故本工程基坑劃分為A1、T1、J1、GL、F1及天主堂保護區（G2、F2、J2、A2）共9個基坑，開挖總面積74 081 m2（圖4）。其中T1基坑普遍挖深25.9 m，地下4層結構；GL基坑普遍挖深23.6 m，采取逆作法施工，地下4層結構；A1、J1、F1區基坑挖深18.9～19.4 m，順作法施工，地下3層結構。

圖4 基坑分區示意

1.4 水文地質條件

擬建場區屬于上海地區濱海平原地貌類型，場地地基土在勘察深度范圍內均為第四系松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土和砂土組成（圖5）。

圖5 工程水文地質條件

本工程緊鄰黃浦江，屬于典型江灘土；地表潛水高度－0.5 m。第⑧層局部缺失，承壓含水層⑦、⑨層連通，承壓水高度相對標高－6.00 m。經計算，基坑開挖至15.1 m時開始降承壓水。⑨9層與黃浦江連通[1-2]。

2 工程特點分析

2.1 安全施工問題

中心城區大型城市綜合體地下空間施工包括2個方面的安全問題。

一是基坑本身的安全問題。綜合體規模一般都較大，地下空間施工往往是由多個基坑組成的基坑群施工，基坑群施工風險效應相互疊加后遠大于單坑，要考慮基坑施工的先后順序、先后施工的基坑之間的相互影響等因素。

二是基坑施工期間周邊環境的安全。城市中心區建筑密集且多為老舊建筑或新建豪宅，地下管線縱橫交錯，鄰近建筑地下結構或地下空間已經開發。新建大型綜合體地下空間往往對上述既有建筑結構、管線產生影響，甚至造成破壞，如不進行有效的安全控制，極易發生重大事故，造成嚴重的經濟損失和不良社會影響。本工程中的天主教堂已超過150年歷史，結構破損比較嚴重，要在地下空間施工的2～3 a內，在土方開挖和基坑降水引起雙重變形的情況下保證天主教堂的安全，難度非常大。另外，還要考慮到董家渡路下方的雨污合流管的保護。

處于軟土地區的上海，由于土層軟弱、地下水位高、土層含水量大、流變性強等特點，在地下空間建設時，基坑自身安全及鄰近建筑、管線等設施的安全是關鍵問題。

2.2 環境保護問題

由于噪聲問題，中心城區的樁基一般較少采用打入樁，而采用鉆孔灌注樁。本工程全部采用鉆孔灌注樁，總共幾萬根樁，采用工程鉆機正循環自然造漿護壁成孔，產生的廢漿量巨大。大量泥漿外運造成環境問題，同時也將造成中心城區的交通問題。如何處理廢漿，將對環境產生重大影響。在中心城區建綜合體往往是將場地內的老舊建筑推倒重建，遺留舊基礎的處理也是一大難題。本工程所在地是原上海市南市區董家渡街道，建筑密集，有鉆孔灌注樁基礎和圍護存在，清障過程中如何在既減少建筑垃圾的同時又能確保對環境影響最小是一個需要研究的課題。

2.3 交通問題

交通問題包括場外交通和場內交通2個方面。中心城區交通方便是對施工有利的一面，但同時道路狹窄、單向道較多，受上下班高峰影響，對土方、建筑垃圾外運，混凝土、鋼結構材料的進入等都造成不利影響。本工程場外道路除中山南路外，均為單向行駛道路，且較狹窄，路幅均不超過10 m。而本工程開挖土方量達1 600 000 m3，混凝土方量達700 000 m3，鋼結構逾20 000 t。特別是大底板大體積混凝土澆筑期間，往往是在2～3 d澆筑10 000 m3混凝土的同時還需開挖土方，交通組織壓力非常大。

3 施工技術創新

3.1 周邊建筑、管線的保護

3.1.1 天主教堂的主動保護

董家渡天主教堂采用磚木結構，外圍采用磚墻和墻中磚柱承重，中間采用磚柱承重，承重磚墻和磚柱采用青磚、灰漿砌筑，屋面為三角形木屋架，木屋架插入墻體或擱置在磚柱和磚拱上。根據建設年代、結構類型推斷，基礎類型為磚砌大放腳條形基礎、柱下獨立基礎。

本工程地下空間施工前，經檢測單位鑒定，天主教堂結構出現多處裂縫且出現報警值，室內柱傾斜較大，結構為危房，且距離基坑最近僅為6.29 m。

經多方案分析與比選，最終決定采用主動加固保護方案。其工藝如下：

1）結構加固，對上部結構進行加固，以保證危房結構在主動托換過程中的安全。

2）管棚托換，采用鋼管穿透基礎并壓漿，將上部結構荷載逐漸轉換到鋼管。

3）上托盤梁連同鋼管形成托盤梁，形成基礎整體，至此上部結構全部由整體托盤梁承擔。

4）壓靜壓錨桿樁，安裝千斤頂同步頂升托換，將上部結構及整體托盤梁的荷載轉換到由錨桿樁承擔。

5）安裝儀器實時監測沉降，如不均勻沉降過大，可通過調節該處千斤頂使托盤梁保持平衡。

托換后天主教堂的上部結構裂縫未再增大，結構安全處于受控狀態。

3.1.2 雨污合流管的保護

董家渡路下方管徑1.8 m的雨污合流管在南北2個深基坑的中間，都在深基坑施工的影響范圍之內。該管為1964年修建的混凝土管，年份久，損傷嚴重，抗變形能力差，保護難度大。

在綜合比較原位保護方案、翻交方案、非開挖管道修復原位保護方案等幾個方案后，最終選定“合流管永久改遷共同溝方案”，即先施工北地塊基坑南邊地下連續墻及另一側鋼板樁圍護和一柱一樁，施工共同溝主體結構，完成后將董家渡路下方的管線放入共同溝（圖6）。

圖6 共同溝方案

3.2 環境的保護

3.2.1 廢漿的處置

針對鉆孔灌注樁的廢漿處理，工程采用泥漿分離技術，通過絮凝劑和泥漿充分混合攪拌后進行絮凝，傳送至濾布進一步過濾泥漿，最后通過滾壓將泥漿分別變成泥塊和水排出。

本工程所用的泥漿分離器通過將泥漿轉化為能夠外運的土方以及可再循環利用的清水，避開了目前泥漿外運遇到的瓶頸問題。同時占用場地不大，能源消耗有限，單機的泥漿日處置能力相當可觀。

3.2.2 地下障礙物的清除施工一體化

在本工程F地塊內存在一處大小約為36 m×64 m的廢棄基礎結構，底板深度11 m，為厚1.5 m鋼筋混凝土底板，且下有φ600 mm的鉆孔灌注樁（樁長約25 m）；此外，廢棄基礎外圍存在φ900 mm及φ1 100 mm鉆孔灌注樁圍護，樁長約23 m，上部回填雜填土。廢棄基礎的存在使得范圍內擬施工的210根φ600 mm、深度42 m鉆孔灌注樁工程樁及立柱樁無法正常施工，必須采取措施進行處理。

常規的工藝為：利用原廢棄基坑圍護樁進行基坑圍護施工，采用明挖法直接開挖到底破除大底板，之后校對底板下老樁樁位與新樁關系，調整樁位，最后用水泥土回填后重新開展樁基施工。

按照常規工藝，相當于先開挖一個深基坑來清除地下障礙物，然后再回填一個深基坑以作后續樁基，無論是工期、環境保護還是成本都不合算。項目部通過研究，采用清障-樁基施工一體化工藝，成功地解決了這一問題。

清障-樁基施工一體化工藝為：采用全回轉清障CD機引孔直至穿透底板以下，如在底板下未發現廢棄舊樁，則在原套管內根據樁徑安裝深護筒，并在套管及護筒之間采用低摻量水泥土回填；之后改用GPS系列鉆機成孔鉆進直至設計樁底標高位置，完成灌注樁成孔作業，開始后續工序；如清障位置下恰好存在舊樁，則使用全回轉鉆機直接成孔至樁底標高位置，埋設深護筒后開始安裝鋼筋籠，之后進行混凝土灌注。該技術方案的核心在于利用全回轉鉆機強大的削銑能力，在清除障礙物的同時直接在清障孔位置施工灌注樁，做到清障作業和鉆孔樁成孔作業的一體化施工。清障-樁基施工一體化工藝，在節省工期的同時，減小了對環境的影響，值得推廣。

3.3 交通問題的解決

中心城區綜合體地下空間施工的交通問題主要在于土方外運和混凝土的進場。土方外運可以通過基坑分階段開挖來避免土方集中外運。另外，本工程GL地塊為逆作法，面積近30 000 m2，逆作法的出土相對分散。因此，土方外運對交通的影響在可控范圍內。

對交通問題影響最大的是混凝土澆筑，尤其是大體積混凝土底板澆筑，短時間內必須澆筑上萬方混凝土，大量的攪拌車集聚在場地內，造成場內交通運行不暢，部分攪拌車只能堵塞在場外。顯然，靠增加汽車泵的做法無法解決這一問題。

溜槽是解決這一問題的有效辦法。溜槽占地空間遠小于汽車泵，可設置多個溜槽，溜槽的卸料速度一般為5 min一車，按1車20 m3混凝土計，保守估計一個溜槽卸料點150 m3/h，效率遠高于目前較常用的62 m汽車泵（60～80 m3/h）。混凝土高效的卸料，減小了攪拌車等車時間，場地內可以不設蓄車點，保證了場內交通的順暢，也避免了攪拌車堵塞在場外。

但傳統的溜槽出料口固定，一旦該點混凝土堆料較多，必須暫時停止使用，這限制了溜槽高效卸料能力的發揮。項目部通過技術創新，設計了“裝配式全回轉溜槽”（圖7）。一個卸料點可由2套溜槽組合而成，上部溜槽出口對接好下部溜槽的收集料斗，每個溜槽都可360°旋轉（受基坑支撐影響，實際可180°旋轉），大大提高了卸料點的覆蓋范圍。

3.4 工業化與信息化創新技術的應用

3.4.1 預制裝配式施工設施的應用

一些施工臨時設施如果能夠采用預制裝配式或工具式，反復使用，可達到節省材料、節省成本，并且達到環保的效果，如本工程采用的裝配式全回轉溜槽。

在本工程中采用了一種裝配式梯籠（圖8）作為深基坑上下通道。梯籠結構設計簡練，上下通行巧妙，安裝拆除方便，節省成本。

圖7 裝配式全回轉溜槽

圖8 裝配式梯籠

3.4.2 信息化技術的應用

通過對傳統的混凝土全流程管控的梳理與改進，引入物聯網、云技術、二維碼技術、BIM等，研發一套基于BIM的混凝土施工全流程智慧管控系統，應用于J1地塊大體積混凝土底板澆筑的管控過程，實現了混凝土可視化的智慧管控（圖9）。

圖9 基于BIM的混凝土全流程智慧管控系統

4 結語

作為典型的中心城區大型城市綜合體的董家渡金融城項目地下空間正在施工，本文沒有從總體施工部署上討論中心城區城市綜合體地下空間的施工，而是選取一些較有創新的工藝、設備、技術，解決其施工的共性技術難題，在工程實踐中取得了良好的效果，可供類似工程借鑒。