上海市軌道交通旁220KV高壓線下軟土深基坑施工應用探析

張鶴 曹慶鑫 肖明武

中建宏達建筑有限公司 上海 200333

上海市普陀區(qū)真如社區(qū)，北至銅川路，南至南鄭路，西至曹楊路，東至真華路，規(guī)劃用地為E03-03地塊。主要建筑功能為辦公和商業(yè)。項目總用地面積約為41862m2，總建筑面積約429891.29m2，地上建筑面積約305651.85m2,地下3-4層，地下建筑面積約124239.44m2。擬建場地西側緊鄰軌道交通11號線，場地中部被軌道交通14號線穿過。工程場地西南側存在220KV高壓輸電線路（西北東南走向）。高壓線距離地面高度約32.6m，距離地塊開挖邊線最近約為9m。

1 工程概述

1.1 場地工程地質條件概況

1.1.1 工程地質條件

(1) 地形、地貌特征

本場地位于長江三角洲入海口東南前緣，地貌單元屬濱海平原。根據調查、地形圖及現場踏勘，擬建場地原為水產市場，現為空地，大部為混凝土地坪,局部為雜填土。場地內地勢較平坦，勘察實測勘探孔孔口標高一般為3.62～4.39m 左右。

(2) 地基土的分布、構成與特征

根據巖土工程勘察資料顯示：擬建場地地基基礎影響深度范圍內的地層均屬第四紀全新世～中更新世長江三角洲濱海平原型沉積土層，主要由粘性土、粉性土以及砂土組成。按地基土層的成因類型、空間分布及土性特征，本次勘探深度范圍內的土層自上而下分為13個主要層次。自上而下分別是：①1雜填土、①2浜底淤泥、②粉質粘土、③粘質粉土夾淤泥質粉質粘土、④淤泥質粘土、⑤粘土、⑥粉質粘土、⑦1砂質粘土、⑦2粉砂、⑧1粉質粘土、⑧2砂質粉土夾粉質粘土、⑨1粉砂、⑨2粉砂、⑩粉質粘土、?砂質粘土、?粉質粘土夾粉砂、?粉砂。

1.1.2 場地水文地質條件

上海地區(qū)潛水水位埋深一般為地表下0.30～1.50m 左右，年平均水位埋深一般為0.50～0.70m 左右。對本工程基礎設計和基坑施工有直接影響的為淺部土層中的潛水，其補給來源主要為大氣降水與地表逕流。潛水位埋深隨季節(jié)、氣候、降水量、地表水、潮汐等因素而有所變化。本次勘察期間測得鉆孔中穩(wěn)定水位埋深約0.80～1.20m 左右，相應標高為2.52～3.39m 左右，平均標高2.89m。

1.2 地下工程概況

本工程土0.00相當于絕對標高+4.80，地面標高-1.10m（絕對標高3.70m），基坑總面積28657m2。

本工程基坑安全等級E2區(qū)為三級，E3區(qū)為二級，其余均為一級。項目場地分區(qū)如下圖1，分區(qū)內基坑開挖匯總詳下表1。

表1 基坑開挖匯總表

圖1 項目場地分區(qū)圖

1.3 圍護結構概況

項目場地分區(qū)圍護結構平面圖詳下圖2。

圖2 圍護結構平面圖

1.3.1 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻：本工程采用1m/1.2m 厚地下連續(xù)墻，深度28m～45m，地下連續(xù)墻混凝土墻身設計強度等級為C35（水下混凝土等級按有關規(guī)范提高等級，實際澆筑混凝土C40），抗?jié)B等級為P6，地連墻共計215幅。地下連續(xù)墻槽段之間墻深45m的采用十字鋼板接頭，其余采用圓形鎖口管柔性接頭[1]。

1.3.2 槽壁加固

地墻內、外側采用Ф850@600三軸攪拌樁水泥土攪拌樁槽壁加固。

1.3.3 坑內加固

(1) 三軸攪拌樁坑內加固

A區(qū)坑內加固：采用Ф850@600三軸水泥土攪拌樁裙邊加固，搭接250mm，寬度4m/6.4m/8.2m/10m，加固范圍第三道支撐底至坑底以下5m/第四道支撐底至坑底以下5m/第四道支撐底至坑底以下6m，中隔墻側第二道支撐底至第四道支撐底抽條加固，搭接250mm，寬度10m，單樁水泥摻量20%，加固體以上土體采用低水泥摻量（單樁10%）對擾動土體進行補強。

B區(qū)、C1～C5區(qū)、D區(qū)、E3區(qū)類A區(qū)。

(2) 高壓旋噴樁填充加固

填充加固：坑內三軸攪拌樁加固體與地墻成槽預加固體間（或與地墻間）留有400mm空隙，空隙處采用Ф800@600三重管高壓旋噴樁填充加固，單樁水泥摻量25%。

(3) 高壓旋噴樁坑內加固

深坑加固：對于落深的局部深坑，采用Ф1000@600三重管高壓旋噴樁加固，單樁水泥摻量25%，樁長1.0～7.5m。

1.3.4 止水帷幕

E3區(qū)采用Ф850@600三軸水泥土攪拌樁止水帷幕，搭接250mm，樁長20m。

1.3.5 RJP墻縫止水

基坑外圍相鄰兩幅地墻之間接縫處采用Φ1500RJP止水，止水范圍-27.60m～-50.10m，A區(qū)共53根，B區(qū)共36根，C1區(qū)～C5區(qū)共18根。

1.3.6 圍護排樁

E3區(qū)域內采用Φ800/1000鉆孔灌注樁，鉆孔灌注樁排樁樁長為20m，共101根。

1.3.7 鉆孔灌注樁

C1區(qū)～C5區(qū)地下連續(xù)墻與軌交區(qū)間原有圍護結構空隙處采用Φ1000鉆孔灌注樁抵擋土壓力。樁長：40m，共7根。

1.3.8 MJS旋噴樁止水

C1區(qū)～C5區(qū)地下連續(xù)墻與軌交區(qū)間原有圍護結構空隙處采用5Φ2000MJS旋噴樁止水，樁長20m/45m，共22根。

1.3.9 SMW工法

E2區(qū)采用SMW工法，采用Φ850@600三軸攪拌樁，樁長9m，共201m3。

內插H700×300×13×24型鋼，長度9m，插一跳一，共24根。

1.3.10 三重管高壓旋噴樁止水

E2區(qū)與D區(qū)圍護相接處采用4Φ1000@600三重管高壓旋噴樁止水，樁長9m，E3區(qū)與C4區(qū)圍護相接處采用5Φ1000@600三重管高壓旋噴樁止水，樁長9m，共84m3

1.3.11 圍護結構典型剖面圖

圍護結構典型剖面圖詳下圖3。

圖3 典型剖面圖

1.4 支撐結構概況

A區(qū)基坑豎向共設置4道鋼筋混凝土支撐，第一道支撐中心標高-1.600m；B區(qū)基坑豎向共設置3道鋼筋混凝土支撐，第一道支撐中心標高-2.600m；C1～C5區(qū)共設置1道鋼筋混凝土支撐，4道帶軸壓自動伺服系統(tǒng)的609鋼管支撐，第一道支撐中心標高-1.600m；E2區(qū)基坑豎向共設置1道鋼筋混凝土支撐，第一道支撐中心標高-1.500m；E3區(qū)基坑豎向共設置2道混凝土支撐，第一道支撐中心標高-1.600m；圈梁1200 mm×1000mm/1000mm×1000mm/1000mm×2000mm/1000mm×1000mm，主撐截面1000mm×1000mm，連桿截面800 mm×800 mm。

本工程棧橋均設置在首道支撐上，棧橋截面1000mm×1000mm/1000mm×1200mm，棧橋板厚度均為300mm，混凝土強度等級C35。

本工程A區(qū)、C1～C3區(qū)共三層地下室，B區(qū)、C4～C5區(qū)共四層地下室 ，D區(qū)、E3區(qū)共兩層地下室。

2 工程重、難點分析及對策

2.1 緊鄰運營中的地鐵，保護要求高

本項目整個場地被14號線從中貫穿（西北←→東南走向），盾構區(qū)間寬度約52.6m，基礎埋深約23～24.2m，即比本工程基坑深度大，地鐵的保護要求嚴格。

地鐵14號線保護等級為一級，為控制地鐵結構的變形，在工程施工期間主要控制地下結構方面的施工，主要內容包括：地下室防水、降水降壓、基坑開挖及支撐、信息化施工等方面的施工。施工中需重點加強對地鐵配線段的監(jiān)測，嚴格控制施工參數，并做好溝通協調工作，確保地鐵配線段的安全。具體保護指標如下表：

表2 地鐵14號線保護指標

2.2 對場地西南側的高壓線保護要求高

本工程場地西南側存在220KV高壓輸電線路（西北東南走向）。高壓線距離地面高度約32.6m，距離地塊開挖邊線最近約為9m。根據《電力設施保護條例及實施細則》第十條：架空電力線路保護區(qū)：導線邊線向外側水平延伸并垂直于地面所形成的兩平行面內的區(qū)域，220KV為15m、500KV為20m。220KV安全距離為高壓線路水平、垂直距離5m。

2.3 地墻轉角幅多，施工難度大

地墻施工轉角幅多，異性槽段施工精度、鋼筋籠制作與安裝要求非常高[2]。

2.4 地質條件復雜（主要涉及承壓水部分）

本項目基坑大面積開挖深度約17.3～19.0m , 場地存在第⑦層承壓水，最淺埋深約27.46m ,勘探期間水位埋深約3.0m.當基坑開挖至13.2m時,坑內地基土抗第⑦層承壓水穩(wěn)定性處于臨界狀態(tài)；本項目E3區(qū)域開挖深度約10.92m,滿足第⑦層承壓水抗突涌要求,無需降壓。地下三/四層區(qū)域開挖深度約17.3～19.0m ,外圍采用1m厚45m深地下連續(xù)墻,墻趾進入了第⑧1層隔水層,隔斷了坑內外第⑦層承壓水水力聯系,基坑開挖過程中僅需要針對第⑦層進行疏干泄壓。

2.5 RJP、MJS的重要性及保證措施

本工程地墻接縫處采用1500RJP大直徑高壓旋噴樁進行補強止水，其施工有效范圍為-27.60～-50.10m，與紅旗村E3地塊軌交區(qū)間地下保護設施工程原地墻處采用2000MJS大直徑高壓旋噴樁止水，樁深45m。其施工范圍內的地層主要需穿透⑦層砂層，其RJP、MJS質量的好壞直接影響基坑安全和降水對周邊環(huán)境的影響，其施工質量至關重要。RJP與三軸攪拌樁槽壁加固接力完成，本工程地墻接縫止水補強的工作，RJP施工需要采取有效的引孔措施。

2.6 鋼支撐伺服系統(tǒng)

本工程C區(qū)采用地連墻+一道鋼筋砼支撐和四道鋼管支撐，D區(qū)采用地連墻+一道鋼筋砼支撐和三道鋼管支撐；鋼支撐均須帶油壓泵軸壓自動伺服系統(tǒng)，加一個壓力量程達3000kN的油壓泵（帶回鎖功能），以始終保持軸力和控制圍護結構變形，保證周邊環(huán)境及地鐵運營安全。

鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)是一套完整的基坑支護安全解決方案。在于24小時實時監(jiān)控，低壓自動補償、高壓自動報警，全方位多重安全保障。適用于對基坑變形嚴格控制的工程項目。鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)由補償節(jié)（千斤頂）、若干個無線分布式數控泵站及軟件系統(tǒng)共同組成，每個數泵站間獨立控制互不影響，同時每個數控泵站具有4路獨立油路通道，可實現4個千斤頂的獨立控制。數控油泵內置油壓與位移傳感器，可實現油壓與行程的雙控 。鋼支撐安裝流程圖&安裝拼接示意圖詳下圖4。

圖4 鋼支撐安裝流程圖&安裝拼接示意圖

2.7 挖土施工總體部署

南地塊在基坑西南設置一個出入口，場外道路寬8m，通往曹楊路；北地塊在北側設置一個鋼便橋作為出入口，通往銅川路。用盆式開挖,先開挖中部土方,形成中部支撐, 再限時對稱開挖鄰近圍護結構的土方。邊坡留土,坡頂寬12m(地鐵側不小于20m),高寬比≤1: 1.5,每層開挖深度不大于3. 5m。

3 結語

該工程地下3-4層，局部基坑挖深達23.9M。同時采取了地下連續(xù)墻、槽壁加固、坑內加固、止水帷幕、RJP墻縫止水、圍護排樁、鉆孔灌注樁、MJS旋噴樁止水、SMW工法、三重管高壓旋噴樁止水、帶軸壓自動伺服系統(tǒng)鋼支撐等等多種施工工藝和施工方案，且地基為上海較為典型的地基類型，值得共同探討和互相學習[3]。隨著項目從墊層、底板向上澆筑和土方回填，自下而上逐步拆除各臨時混凝土及鋼支撐結構，同時做好各項監(jiān)測、降水、回灌等相應工作，確保施工過程安全可靠，項目現已全部結構封頂。深基坑支護為同行提供借鑒，不足之處請指正。