臨近地鐵的深基坑圍護結構換撐技術研究

上海明鵬建設集團有限公司 上海 200010

1 工程概況

近鐵城市廣場位于上海市真北路、金沙江路路口，緊鄰中環線快速通道，同時擁有軌道交通13號線真北路站的全部4 個出入口。其北區工程地下商場與地鐵車站連接，并利用商場的下沉廣場使地鐵車站站廳層形成獨具特色的自然采光層；另設置有3 層整體地下室，主體結構基礎形式為樁筏基礎，工程深基坑設計等級為一級基坑，基坑總面積17 400 m2，深度為16 m，局部深度達到19.4 m。由于地鐵車站施工和道路交通的需要，占用了北區工程南側部分場地，因此北區工程必須一分為二，北側的北二區基坑面積11 450 m2；先行施工，南側的北一區基坑面積5 950 m2，須待地鐵車站結構完成、道路管線翻交之后方可進行。

2 施工難點分析

軌道交通13號線作為上海市政府重大實事項目，要確保按期運營，北一區有部分結構兼做地鐵車站的設備用房，如何形成配套，在確保地鐵車站隧道如期開通營運的前提條件下加快北一區的施工進度成為施工難點之一；由于部分軌交13號線已經進入試運行階段，如何有效控制既有地鐵車站設施的變形在允許范圍內是施工難點之二。

3 施工部署及施工順序

為施工方便，并減少土體開挖對地鐵的影響，本工程分2 個區域進行施工，先施工北二區，后施工北一區。施工平面見圖1。

圖1 區域劃分示意

4 基坑圍護結構

4.1 北二區基坑圍護體系

北二區圍護采用Φ1 000 mm@1 200 mm灌注樁排樁，樁長為33 m。 止水帷幕為三軸水泥土攪拌樁3Φ850 mm@1 200 mm，整圈套打，樁長24 m，水泥摻量20%。基坑沿豎向設置3 道混凝土水平支撐。

4.2 北一區基坑圍護體系

北一區基坑南側圍護利用地鐵車站地下連續墻，見圖2。與地鐵相連的東、西兩側采用厚800 mm地下連續墻（與主體結構兩墻合一）與地鐵地下連續墻結構連接，在與北二區交界處則利用北二區的Φ1 100 mm@1 300 mm灌注樁排樁、三軸攪拌樁止水帷幕，形成封閉的支護結構。為確保基坑結構安全，在靠近地鐵的一邊，再設置寬6 m、深5 m的旋噴樁作滿堂坑底加固，對東端隧道盾構入口處在基坑全范圍內進行坑底加固。基坑采用4 道支撐，第1道為鋼筋混凝土支撐，第2、3、4道支撐為鋼支撐。支撐形式為縱橫方向上下對撐，在東、西兩端臨近隧道與車站連接口處加角撐；由于基坑東西方向長達185 m，基坑北側北二區為已經完成的主體結構，基坑南側又是軌交13號線真北路車站，施工場地特別狹小，故設置了東西向棧橋于基坑中部。

由于北一區為3層地下室，其結構與車站附屬結構連為一體，為減少對已完竣地鐵車站的影響，在基坑內增設1 排地下連續墻使基坑分成2 個區域，以減小一次開挖的面積。其地下連續墻接縫處采用高壓旋噴樁進行止水處理。

圖2 北一區基坑圍護結構平面示意

5 換撐技術

5.1 傳統的換撐形式

若采用傳統的換撐技術[1-3]（圖3），其特點是暫時保留北一區與北二區之間的圍護，北二區先行施工，完成地下結構，并通過底板、樓板的傳力帶將坑外土壓力傳至圍護結構上。后施工的北一區隨撐隨挖，也將坑外土壓力傳至圍護結構上，在完成結構底板、樓板的同時，也是將坑外土壓力通過傳力帶傳至圍護結構上，隨后分段、逐層鑿除2 個區域間的圍護結構，使北二區和北一區的底板與樓板分段連成整體。這種傳統換撐形式雖然比較穩妥，但所占工期較長。由于工期緊迫，北一區必須采用既安全又少占或不占施工工期的換撐技術。

5.2 本工程實施的換撐形式

新型的換撐形式（圖4）其特點是在完成北二區地下結構的同時澆筑北一區支撐的豎向圍檁，讓北一區的對撐、角撐直接撐在豎向圍檁上，當支撐遇分隔墻時，局部予以鑿除。隨土方開挖逐層鑿除分隔墻，當土方開挖到底時，分隔墻也同步全部鑿除，這樣北一區和北二區的結構可以直接連成整體，省去分段分層鑿除分隔墻和完成北一區、北二區二者結構連接，及圍檁施工和養護時間。

圖3 傳統換撐剖面

圖4 實際實施方案換撐示意

5.3 新型換撐方案的實施

（a）在北二區結構施工階段同步施工供北一區支撐用的豎向圍檁。首先應該做好與結構主體同步施工的翻樣，分別用作于地下室底板及樓板與梁、柱構件施工，同時協調主體結構與圍護結構混凝土強度等級，使之既能保證主體結構的強度等級要求，同時又要滿足圍護結構的設計強度要求，并考慮完工后方便拆除。其二是將北一區再分東、西2 個施工段，東頭基坑施工至底板澆筑完成，接著進行西面基坑的土方開挖施工，灌注樁樁基與基坑圍護及坑底加固各道工序均以東頭基坑優先完成進行安排。北一區的基坑圍護連續墻、坑底土體加固、第1道混凝土支撐與棧橋+深井降水同步施工，緊接基坑各層土方開挖及第2、3、4道鋼支撐施工，最后回筑地下室主體結構；以及基坑與地鐵施工環境監測監控的同步落實實施。

（b）北一區基坑工程實施：棧橋與第1道混凝土支撐的施工時，先將表土開挖至第1道支撐梁底，同時拆除北一與北二基坑圍護樁混凝土冠梁圍檁，施工棧橋梁底胎膜并做好脫模隔離措施，接著綁扎支撐梁鋼筋及模板安裝、澆混凝土養護；東頭基坑與西面基坑的該道工序亦盡量緊跟完成，以達到快速施工的目的，在該道工序施工的同時同步施工深井降水。

基坑第2、3、4皮土方的開挖與第2、3、4道鋼支撐的施工，始終以開槽做支撐、先撐后挖的方法進行施工，以嚴格控制開挖的深度標高；東頭基坑挖土與鋼支撐施工的平面流向始終是由西往東，同時調整原設計的雙向支撐的上下位置，改為南北較短方向支撐在下皮，先隨挖土流向進度逐步跟進并及時施加預應力，緊跟著施工角撐，東西長方向的支撐則在其后施工。第5皮土方開挖為收底及落深基坑的土方，施工時須控制坑底300 mm高度用人工鏟土，并及時澆筑墊層混凝土以封閉地基土層。由于場地無施工通道，遂于第1道混凝土支撐上設置了寬14.5 m的棧橋，但這無疑對鋼支撐安裝帶來困難，故在澆筑棧橋板時即預留Φ100 mm吊裝鋼繩穿繩孔，以方便鋼支撐及鋼圍檁的安裝。

土方開挖與拆除北一區與北二區分區的圍護樁工作同步進行。首先將土方挖至支撐底，利用鎬頭機先行拆除會與水平支撐相碰的分區圍護樁，拆除的圍護灌注樁高度一般應不低于土方開挖面，但在鋼支撐穿越的部位必須全部拆除。

6 環境影響分析

監測報告顯示：在地鐵車站連續墻處測斜孔變形數值為1.2 mm，墻頂水平位移－2 mm，其他各項變形值也均在允許范圍內。地鐵車站及相關段隧道的滲漏水等情況經巡視檢查正常，上下行管片水平位移4 mm，變形的各項控制值均在允許范圍內，確保了地鐵試運營安全及工程施工正常進行。

7 結語

在確保基坑施工及附近建筑、地鐵營運安全的前提下采用豎向圍檁的換撐技術，簡化了施工工序，達到了按施工計劃完成的目的，降低了施工成本，且能重復利用型鋼材料，對綠色環保施工具有實際意義。