臨近隧道復(fù)雜條件下深基坑開挖工程概述

蔡巍

上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200125

1 工程概況

1.1 工程概述

海南路10號地塊綜合開發(fā)項(xiàng)目（以下簡稱“C”塊）位于虹口區(qū)乍浦路以東、海南路以南、吳淞路以西、武進(jìn)路以北地塊內(nèi)。場地內(nèi)部原有地表建筑已基本拆除，根據(jù)城建檔案資料和物探報(bào)告，場區(qū)內(nèi)地下殘留大量未清除的地下建筑和體積較大的建筑垃圾。

該項(xiàng)目占地面積約16427m2，包括辦公，商業(yè)及配套服務(wù)設(shè)施等功能，總建筑面積約96441m2，其中地上建筑面積約68524m2，地下建筑面積27917m2，包括一幢29層塔樓、地上2層裙房及3層地下室?；悠矫娉什灰?guī)則多邊形，開挖面積約9500m2，周長約470m，裙房區(qū)坑深12.75m，塔樓區(qū)坑深14.05m。基坑靠近區(qū)間隧道緩沖區(qū)為地下2層，其余區(qū)域?yàn)榈叵?層，平面呈一不規(guī)則多邊形?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)根據(jù)開挖深度及場地條件采用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁及咬合鉆孔樁等不同圍護(hù)形式。

圖1 .1 總平面圖

1.2 周邊環(huán)境

本項(xiàng)目基坑工程周邊環(huán)境復(fù)雜，周邊建筑和道路下方管線距基坑均較近。運(yùn)營軌交10號線區(qū)間隧道與本工程地下室外墻間最小凈距約6m，西南角有一幢3層歷史保護(hù)建筑距基坑邊最近約11.3m（0.8倍坑深），東北角的味美思大酒店距坑邊約9.1m（0.7倍坑深），軌交10號線四川北路地鐵車站距坑邊約22m（1.7倍坑深），“B”塊地下室距坑邊約34m（2.7倍坑深），海南路沿街居民樓距坑邊約11.5m（1.2倍坑深）。

現(xiàn)狀管線主要位于吳淞路、武進(jìn)路及海南路（南北向）下方，管線類型主要為煤氣、上水、雨水、信息等。施工期間吳淞路和武進(jìn)路下方管線無須改遷，施工中需要保護(hù)。

1.3 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)詳勘資料，擬建場地地勢較為平坦，地面標(biāo)高（吳淞高程）一般在2.90～3.78m之間。地貌形態(tài)單一，屬濱海平原地貌類型。場地地基土在130m深度范圍內(nèi)均為第四紀(jì)松散沉積物，屬第四系濱海平原地基土沉積層，主要由飽和黏性土、粉性土以及砂土組成，場地內(nèi)淺部發(fā)育的土層主要為：②3-1灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土、②3-2灰色砂質(zhì)粉土、⑤1-1灰色黏土、⑤1-2灰色粉質(zhì)黏土。

根據(jù)水文地質(zhì)勘查報(bào)告，場地常年平均地下高水位為0.5m，低水位為1.5m，場區(qū)內(nèi)有潛水和承壓水兩種類型。②3層為潛水含水層；揭露的⑤4-2和⑦層為承壓水含水層，2層連通，存在直接水力聯(lián)系。本工程按最高承壓水頭地表下3m和⑤4-2最淺層頂絕對標(biāo)高-32.72m驗(yàn)算，塔樓基坑的抗承壓水安全系數(shù)為1.2，據(jù)此判定本工程基坑不會發(fā)生承壓水突涌。

場地填土厚度大、成分復(fù)雜，含大塊混凝土等建筑垃圾，此外，擬建場地還存在原有建構(gòu)筑物老基礎(chǔ)、人防和人防圍護(hù)樁等地下障礙物，需清除后回填素土。同時場地淺部分布有②3層，平均厚約15.4m，②3-1灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土和②3-2灰色砂質(zhì)粉土為滲透性強(qiáng)，易產(chǎn)生流沙、漏水等不良地質(zhì)現(xiàn)象，圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)確保有效止水，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)搭接處的隔水效果，防止基坑漏水[1]。

2 基坑圍護(hù)方案

2.1 基坑分區(qū)籌劃實(shí)施方案

基坑實(shí)施總體方案制定主要考慮以下因素：①環(huán)境保護(hù)的要求，充分利用“時空效應(yīng)”原理，采取化大為小的方法將大坑分成若干小坑，控制基坑施工中的圍護(hù)變形和周邊沉降；②總工期控制的要求，因塔樓工期為本項(xiàng)目的控制工期，應(yīng)優(yōu)先實(shí)施塔樓區(qū)基坑；③場地布置的要求，由于基坑邊線離地塊建筑紅線較近，且非開挖的部分的場地也基本處于軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)，其使用條件受到限制，場地相對緊張，需分區(qū)實(shí)施。

根據(jù)上述分析，C1區(qū)基坑分成6個小坑先后實(shí)施：近10號線區(qū)間隧道一側(cè)留出10m寬緩沖區(qū)，緩沖區(qū)為地下二層，進(jìn)一步劃分為4個小坑；緩沖區(qū)外分成兩個小坑。基坑施工順序?yàn)?#→（5#、6#）→1#→（3#、4#）。

2.2 基坑支護(hù)方案

圍護(hù)結(jié)構(gòu)：基坑外圍一圈除北側(cè)靠近10號線區(qū)間隧道側(cè)均采用800mm厚地墻，C1區(qū)1#坑、2#坑與C1區(qū)3#坑～ 6#坑之間采用800厚地墻分隔，基坑開挖深度為12.75m，地墻長26m，入土比約1.0。C1區(qū)3#坑～ 6#坑之間采用直徑850mm間距1050mm鉆孔灌注樁分隔，樁長26m，入土比約1.0。C1區(qū)1#坑與2#坑遠(yuǎn)離地鐵側(cè)選用800mm厚地下連續(xù)墻，墻長26m，入土比約1.0。1#坑與2#坑之間采用直徑850mm間距1050mm鉆孔灌注樁分隔（其靠近塔樓承臺），基坑開挖深度按14.05m計(jì)算，樁長26m，入土比約0.85。

在基坑北側(cè)靠近10號線區(qū)間隧道側(cè)，由于之前為減少施工對軌道交通區(qū)間的影響，10號線區(qū)間隧道兩側(cè)Ф850mm雙排套打攪拌樁加固已在盾構(gòu)推進(jìn)之前完成。已施工雙排攪拌樁不能繼續(xù)兼做地墻的槽壁加固，其已成為障礙物，采取先清障再做地墻的方案將會對隧道反復(fù)擾動，其施工質(zhì)量也難以保證（如地墻垂直度、接縫錯位、滲漏水等），對區(qū)間隧道保護(hù)不利，咬合樁可同時兼顧清障和圍護(hù)結(jié)構(gòu)，故采用鉆孔咬合樁方案代替地墻方案。

支撐體系：C1區(qū)基坑中塔樓區(qū)域的范圍開挖深度約為14.05m，為減少對已運(yùn)營的地鐵10號線區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)的影響，同時根據(jù)C1區(qū)1#，2#坑平面尺寸較大、形狀不規(guī)則的特點(diǎn)，采用3道鋼筋混凝土支撐，平面布置采用對撐形式，10號線區(qū)間隧道側(cè)支撐按基本垂直于外墻布置，第一道支撐與施工棧橋結(jié)合；C1區(qū)3#坑～ 6#坑開挖深度為9.1m，基坑較窄（約10.0m），采用1道鋼筋砼支撐+2道鋼支撐，其中第一道支撐與施工棧橋相結(jié)合，鋼支撐采用預(yù)應(yīng)力補(bǔ)償。

地基加固：近10號線區(qū)間隧道緩沖坑，即C1區(qū)（3#，4#，5#,6#）設(shè)坑底滿堂加固與坑上抽條相結(jié)合；C1區(qū)（1#，2#）靠近10號線區(qū)間隧道側(cè)、10號線車站一側(cè)及近歷史保護(hù)建筑等位置設(shè)坑底裙邊加固及，坑上結(jié)合周邊環(huán)境保護(hù)要求區(qū)別處理，近10號線區(qū)間一側(cè)及近歷史保護(hù)建筑等重要位置同時設(shè)第二道支撐底至坑底弱裙邊加固。

開挖及回筑：各小基坑均采用明挖順作法施工，總體施工分兩個階段，第一階段（2#、5#、6#），2#坑在下一層樓板完成后保留第一道砼支撐不拆，在5#領(lǐng)先6#一個工況的條件下進(jìn)行基坑開挖與回筑，待下一層樓板完成后，同步拆除3個小坑的第一道支撐，完成地面層樓板結(jié)構(gòu)；第二階段（1#、3#、4#），1#坑在下一層樓板完成后保留第一道砼支撐不拆，在3#領(lǐng)先4#一個工況的條件下進(jìn)行基坑開挖與回筑，待下一層樓板完成后，同步拆除3個小坑的第一道支撐。所有800mm分隔墻及850mm分隔樁均待全部小坑回筑至地下室頂板后鑿除[2]。

3 基坑信息化施工及監(jiān)測監(jiān)控

本工程規(guī)模較大、難度較高、周邊環(huán)境較復(fù)雜、保護(hù)要求較高，為達(dá)到設(shè)計(jì)要求就需要在基坑施工過程中跟蹤施工活動，對坑周地層變形、附近建（構(gòu)）筑物、地下管線等保護(hù)對象的變形及受力情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對變形及變形速率設(shè)置報(bào)警值，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時與計(jì)算預(yù)測值相比較，判斷施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定下一步的施工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)信息化監(jiān)測動態(tài)設(shè)計(jì)施工。

該工程在基坑施工全過程中實(shí)施信息化施工，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境設(shè)施進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋指導(dǎo)施工，獲得了較好的效果[3]。

4 結(jié)論與建議

至該基坑工程和地下主體工程全部完成，監(jiān)測結(jié)果和工程實(shí)施證明，該基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系方案使用效果良好，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、坑外地面沉降、支撐及墻體內(nèi)力等均控制在容許范圍內(nèi)，地鐵及隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)也處于安全范圍內(nèi)。通過精心設(shè)計(jì)和信息化施工，基坑大面積、大體積土方開挖卸載未對周邊已建10號線地鐵車站、運(yùn)營區(qū)間隧道等設(shè)施造成不良影響，設(shè)計(jì)方案安全、經(jīng)濟(jì)且合理有效。

[1]劉國彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009:51.

[2]裴行凱,倪小東.深基坑開挖對臨近既有地鐵隧道的影響分析與對策[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2013,11(03):45-48.

[3]戚科駿,王旭東,蔣剛,等.臨近地鐵隧道的深基坑開挖分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2005,(S2):5485-5489.