緊鄰地鐵入口平臺及高架段的深基坑施工關鍵技術

倪小龍 孫 寅

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況

1.1 建筑及結構概況

上海軌道交通11號線嘉定新城站301項目主要由3幢辦公塔樓、商業裙樓和地下室組成。3幢塔樓基礎形式為厚筏底板＋樁基；商業裙樓和地下室基礎形式為平筏底板＋樁基。主樓、裙樓和地下室整體為地下3層。

1.2 地質概況

1.2.1 土層與水文

依據地質勘察報告，場地地基土按其地質時代、成因類型、土性不同及物理力學性質上的差異可劃分為9層和分屬不同層次的亞層。

1.2.2 場地內可能存在的不良地質現象

1）暗浜填土。擬建場地內原有明浜分布，現部分被回填成暗浜，暗浜上部為厚0.7～2.5 m的雜填土，局部區域下部為厚0.8～2.2 m的暗浜填土，主要成分為灰黑色淤泥，含有機質和腐殖物。

2）厚填土。擬建場地南部填土厚度較大，厚度在2.9～3.4 m之間，含植物根莖和有機質，夾碎磚、石子等。

3）砂性土。本工程存在②3層砂性土，局部存在④2層灰色砂質粉土。

1.3 基坑概況

1）擬建場地近似呈矩形，長邊方向約400 m，短邊方向長約100 m，開挖面積為39 715 m2，周長為992 m。整體設置3層地下室，基坑開挖深度較深，基坑面積較大。

2）本工程±0 m相當于絕對高程＋4.82 m，自然地面相對標高－0.70 m。基坑開挖深度詳見表1。

表1 基坑開挖深度

3）電梯井、集水井等局部落深1.30～1.80 m，開挖面標高為－16.60～－15.70 m，開挖深度為15.00～15.90 m。

1.4 周邊環境概況

本工程場地西側勝辛路上有軌交11號線嘉定新城站及其地鐵軌道高架，軌交11號線為正在運營的地上線，與本工程圍護結構外邊線最近距離為30.8 m。嘉定新城站的基礎形式為樁＋承臺基礎，采用工程樁為鉆孔灌注樁，與圍護結構外邊線的最近距離為23.5 m，特別是車站的出入口平臺距離圍護結構外邊線約5.2 m（圖1）。考慮到本工程基坑開挖面積較大，開挖深度較深，圍護結構設計及施工應根據工程實際情況采取相應的技術措施，確保地鐵安全。

圖1 周邊環境平面示意

2 圍護設計方案

在綜合考慮基坑工程情況、分析比較周邊環境條件的基礎上，本工程采用順作法施工，圍護設計采用地下連續墻“兩墻合一”＋3道鋼筋混凝土水平內支撐的圍護形式。

為了減少基坑圍護施工對輕軌和出入口平臺的影響，圍護設計對整個基坑采取分區開挖的方法，較為均勻地將基坑劃分為4個開挖分區。首先施工1區和3區，待1區和3區的地下室結構施工完成，達到設計強度后，再開始施工2區和4區，待2區、4區的地下室結構施工完成后，再逐段將分區間的隔離墻鑿除。

本工程地下連續墻為厚800、1 000 mm的地下連續墻，分為9種類型，成槽深度最深為39.5 m，地下連續墻共計229幅，每幅寬度靠地鐵一面5 m，其他位置均為6 m，槽段之間均采用鎖口管柔性接頭，地下連續墻混凝土設計強度等級均為水下C35，抗滲等級P8。其中西側靠近地鐵車站深坑區域，基坑開挖深度15.5 m，設計采用厚1 000 mm地下連續墻作為圍護結構，墻底埋深34.5 m，為隔斷場地內第⑦層中的承壓水，地下連續墻埋深增加至39.5 m，此段地下連續墻只配構造筋，同時采用φ850 mm@600 mm三軸水泥攪拌樁進行槽壁加固，樁底埋深20.8 m。

為控制基坑工程樁施工和土方開挖過程中的變形，對第④層淤泥質黏土進行土體加固。在西側軌道交通沿線基坑內采用三軸攪拌樁進行裙邊加固，加固寬度10.45 m，三軸攪拌樁采用φ850 mm@600 mm，在－7.20～－1.90 m，水泥摻量為13%，在－19.4～－7.20 m，水泥摻量為20%。

3 針對地下連續墻的施工保護措施

1）與設計、監理、地鐵單位進行溝通，在遠離地鐵側進行原位（或非原位）試成槽施工，并根據現場實際施工情況對施工技術參數進行調整。

2）地下連續墻采用跳打方式施工，先行施工鄰近地鐵側，使土體擠壓方向與地鐵結構反向。控制施工速率，減少擠土效應，降低對地鐵的擾動。嚴格控制加固鉆進速度及攪拌壓力，大型機械設備禁止停滯于此。持續關注地鐵監測數據的變化，出現異常情況及時停止施工并采取相關措施。

4 土方開挖施工

根據設計及地鐵單位要求，施工順序和開挖支撐按照“先遠后近”分區開挖支撐施工，各區嚴格按照“分區、分塊、對稱、平衡、限時”的原則指導開挖，采用明挖順作法施工（圖2）。開挖時先開挖中間土方，再限時開挖邊坡土及施工支撐。將每塊挖土分區從土方開挖、支撐及先后施工的支撐對接形成總時間控制72 h內。基坑沿地鐵側留土寬度不少于4倍的單層挖深，且最后挖除，將單塊土體開挖支撐的總時間控制在24 h內，以控制地鐵側圍護結構的位移和坑底回彈。

圖2 土方開挖分區示意

在現場土方施工階段加強設備投入和現場施工組織，每個分區在挖土前排出分區、分塊及土方量計算的詳細方案，嚴格按計劃挖土，開挖后及時澆筑墊層，快速形成底板。為嚴格控制坑底隆起，減少對地鐵的影響，按照“邊挖邊形成墊層，快速形成底板”的原則，在挖土完成14 d內須完成全部底板。

從第2皮土開始，采取盆式開挖，按照①→②→③→④→⑤→⑥→⑦的順序，先開挖中部①區形成，然后開挖②、③區，形成南北方向對撐，再開挖④區，形成東西方向對撐，然后跳倉施工⑤區，控制基坑開挖變形，最后進行周邊⑥、⑦區局部角撐施工（近地鐵側最后開挖，留土寬度是單層開挖高的4倍）。基坑開挖時應分層開挖，每層開挖深度不大于2.5 m，并按1∶1.5放坡，要求做到隨挖隨撐。土方開挖時，基坑周邊2 m（從圍護墻內邊線起向外計算）范圍內堆載與施工荷載之和不得大于20 kN/m2。開挖順序按開挖分區圖遵循分層、分塊、對稱、限時原則，利用時空效應原理開挖，嚴格控制基坑變形。

5 結語

本工程至基坑施工完成，工程周邊道路未出現明顯裂縫，變形基本控制在允許范圍內，基坑及周邊環境安全穩定，地鐵站及出入口平臺未發生明顯變形情況，軌道交通正常運營。

本工程基坑施工階段按照有關規定聘請了第三方監測及地鐵運營維護保障安全專項監測。根據監測報告，圍護樁頂水平位移、圍護墻體測斜、軌道交通運營線路及站臺監測數據均滿足控制要求，但基坑圍護各項數據比理論計算數據仍然偏大，有些數據已經達到臨界狀態，特別是位于3區基坑的地鐵出入口平臺，由于緊鄰基坑邊，基坑施工對其的影響比較顯著。故在今后類似工程施工階段，還必須進一步加強監控并做好防護預案，以減少基坑施工對周邊環境的影響。