邻近地铁的超大超深基坑分坑施工技术

邻近地铁的超大超深基坑分坑施工技术
邱经纬
【摘要】以上海世纪大道SN1地块浦东金融广场工程为例,讨论了在邻近地铁的超大超深基坑施工过程中,采用合理的分坑施工技术,并对近地铁侧采用针对性的保护措施,来确保地铁运营及基坑施工安全,其成功经验可为类似基坑工程提供借鉴与参考.
【期刊名称】《建筑施工》
【年(卷),期】2016(038)007
【总页数】3页(P834-836)
【关键词】邻近地铁;超大超深基坑;分坑施工;保护措施
【作者】邱经纬
【作者单位】上海陆家嘴金融贸易区开发股份有限公司上海 200127
【正文语种】中文
【中图分类】TU753
1 概述
1.1 工程概况
世纪大道SN1地块浦东金融广场工程地处上海陆家嘴金融贸易区中心位置，浦东南路以东、商城路以北、南泉北路以西、世纪大道以南围绕地块（图1），占地面积约为48 500 m2，建造面积约为472 000 m2，由1幢38层塔楼、2幢20层
塔楼、1幢11层商业中心和1层公交枢纽站、3～4层地下室组成。

基坑面积约
42 000 m2，基坑开挖深度为19.5～21.0 m，总挖土量约810 000 m3，属超大
体量深基坑，基坑北侧紧邻重要市政道路世纪大道，基坑围护外边线距正常运营的轨交2号线区间隧道距离约为45 m，与2号线出入口距离为7.55 m，与轨交9
号线站体共用围护结构。

图1 地理位置示意
1.2 工程地质概况
根据工程地质勘测报告，本工程基础埋深最深为26 m，影响基坑开挖的各土层主要有：①杂填土，②粉质黏土，③淤泥质粉质黏土，③夹砂质粉土，④淤泥质黏土，⑤1a黏土，⑤1b粉质黏土，⑥粉质黏土，⑦1砂质粉土，⑦2粉砂。

根据地质勘测报告，本工程承压水层埋深为-29.80 m。

为确保基坑开挖安全，当
土方开挖至-16.8 m时，需采取降承压水措施[1]。

1.3 复杂基坑周边环境概况
本工程周边环境复杂，基坑四周有重要道路、管线、地铁车站及邻近建筑物需保护。

1.3.1 地铁车站
基坑南侧为轨交9号线商城路车站，车站主体结构与本工程基坑南侧围护共墙。

车站的2个风井紧靠基坑围护结构（图2）。

图2 9号线商城路站与本项目基坑共墙剖面
轨交2号线东昌路站位于基坑北侧，车站端头井结构距本基坑围护约40 m＞2H （H为基坑开挖深度），项目施工对车站主体结构及区间隧道影响较小；东昌路
站3#出入口及部分风井结构紧邻本基坑，最近距离为7.5 m。

1.3.2 道路及管线
四周的浦东南路、商城路、南泉北路、世纪大道均为重要道路，人流、车流量巨大，且地下都存在较多管线，其中距离基坑围护最近的管线为7.7 m。

1.3.3 邻近建筑
世界广场离基坑最近距离为11 m，南侧新梅广场与基坑距离为45 m。

2 基坑难点及特点分析
1）基坑大且深，基坑面积约42 000 m2，开挖深度19.5～21.0 m，总挖土量约810 000 m3，难度及风险极大。

2）邻近地铁施工保护难度大，基坑围护外边线距正常运营的轨交2号线区间隧道距离约为45 m，与轨交2号线出入口距离为7.55 m，与轨交9号线站体共用围
护结构。

基坑开挖中如何保证基坑安全，尽可能减小对周边环境的影响，是技术管理重中之重[2]。

3）根据地质勘测报告，本工程的承压水层埋深为-29.80 m。

为确保基坑开挖安全，当土方开挖至-16.8 m时，需采取降承压水措施。

合理按需降水，是确保本工程基坑开挖安全和周边地铁、管线不受损坏的关键。

4）工程基坑面积大，挖深深，周边环境复杂，且邻近2条地铁线路，如何按照“分层、分块、留土护壁、对称、限时开挖支撑”原则进行合理分区成为基坑施工的难点，减少基坑无支撑的暴露时间，尽可能控制基坑变形。

3 基坑分区方案概述
本工程基坑面积约42 000 m2，基坑工程±0.00 m相当于绝对高程+4.40 m，自
然地面标高约-0.60 m。

本工程邻近地铁车站及区间隧道，为确保基坑及地铁等公共设施安全，采取分区开挖施工。

基坑四周通过地下连续墙围成整体，基坑内部采用分隔墙划分为1-a、1-b、2-a、2-b、3-a、3-b、4区及5区8个基坑（图3），基坑开挖面积42 000 m2，地下连续墙深度为38～48 m，水平围护为4道混凝土支撑。

远离轨交9号
线侧1-a、1-b、2-a、2-b、3-a区为地下4层结构，平均挖深19.7 m，1-a、1-b、2-b区塔楼深坑最大挖深26 m；邻近地铁侧的3-b、4、5区为地下3层结构，
平均挖深16.5 m。

图3 基坑平面示意
基坑分为8个区、5个施工顺序：1期施工区域分别为1-a区和1-b区，2期施工区域分别为2-a区和2-b区，3期施工区域分别为3-a区和3-b区，4期施工区
域为4区，5期施工区域为5区。

前一施工区域底板达到强度后方可开挖下一施
工区域土方。

1-a及1-b区同时开挖时，减压降水期间采取回灌，后期2-a及2-b 区同时开挖时，减压降水期间也需采取回灌。

基坑围护采用“地下连续墙+内支撑体系”，其中：基坑外围地下连续墙的深度为48 m，基坑1-a、1-b、2-a、2-b、3-a区的南侧、北侧近地铁设施段的墙厚为1 200 mm，其余段墙厚为1 000 mm；坑内分隔墙深度38 m，墙厚为1 000 mm；南侧3-b、4及5区外侧地下连续墙深度32 m，墙厚1 000 mm，坑内分隔墙深30 m，厚度800 mm，南侧围护与9号线商城路车站外围地下连续墙共用，墙底-34.778 m，墙厚1 000 mm。

基坑内设置4道支撑，其中，1-a、1-b、2-a、2-b、3-a区基坑设置4道钢筋混
凝土支撑，支撑中心分别为-1.6 m、-6.8 m、-11.6 m、-16.0 m；3-b、4及5
区基坑设置1道钢筋混凝土支撑加3道钢管支撑，支撑中心分别为-2.278 m、-6.478 m、-10.278 m、-13.678 m。

基坑裙边及抽条加固采用φ850 mm@600 mm三轴水泥土搅拌桩加固形式，坑
内局部深坑采用三重管高压旋喷桩加固。

4 基坑开挖措施
1）分坑开挖原则：采取先开挖离保护对象远、保护等级相对低的大基坑，依靠小基坑和2道围护墙的屏蔽作用，有效减小大基坑施工对保护对象产生的变形；待
大基坑部分结构完成后，逐个快速开挖邻近保护对象的小基坑，利用时空效应的理论，充分发挥小基坑施工降水量小、土方量小、钢支撑形成快、结构工程方便的特
点，使基坑施工对保护对象的影响降低到安全可控范围内[3-4]。

2）分坑施工：大体量土方卸载易引起坑内土体隆起，造成坑外土体的变形过大，为此，我们将基坑划分为8个分区，5个阶段交错施工，前坑完成地下室结构或底板完后开挖后坑。

待1-a、1-b区底板形成并养护至设计强度，方可开挖2-a、2-b区土方；待2-a、2-b区底板形成并养护至设计强度且1-a区地下室结构出
±0.00 m，方可开挖3-a、3-b区土方；待3-a、3-b区底板形成并养护至设计强度且2-a区地下室结构出±0.00 m，方可开挖5区土方；待5区底板形成并养护至设计强度，方可开挖4区土方。

3）各坑分块分阶段施工，限时形成支撑：土方开挖时必须利用时空效应原理，严格遵循“分层、分块、留土护壁、对称、限时开挖支撑”原则，减少基坑无支撑的暴露时间，尽可能控制基坑变形。

靠近围护侧均采用放坡、抽条开挖，24 h内完成分区内土方开挖并完成与中部支撑对接，其中靠近轨交9号线侧抽条宽度不大于6 m，12 h内形成支撑，并施加预应力完成；最后一层土从开挖至垫层浇筑完成控制在24 h内。

4）压顶圈梁需分段，分段长度20 m左右。

在凿除地下连续墙翻浆及内侧导墙时亦分段进行，并抽槽挖土至圈梁底标高，再分段绑扎圈梁钢筋，分段形成圈梁，以控制基坑初始变形。

5）充分发挥对地质条件的了解以及在超大、超深基坑方面类似的工程施工经验，协同围护设计单位以及周边管线管理单位确定最终的基坑监测报警值，为基坑监测提供切实可行的监测依据。

6）为了减小较长混凝土支撑的收缩和徐变，将支撑分段施工，每次施工长度不大于30 m。

7）针对电梯深坑开挖，必须在大垫层形成后进行，开挖采取放坡开挖，并采取钢筋网片进行护坡。

8）基坑底标高存在1.5 m高差，塔楼底板底标高距第3道支撑底近5.6 m，为确保基坑开挖安全，塔楼深坑施工前需在完成周边基坑垫层后进行，塔楼区靠近轨交9号线分区施工，保证各分区块6 h内完成土方开挖至垫层施工。

5 针对地铁保护的基坑开挖措施
1）鉴于周边环境的复杂性，在基坑开挖、支撑拆除等对周边环境影响较大的施工阶段时，对地铁的保护尤为重要。

主要通过编制科学、合理的施工组织，选用可行的技术措施，制订一系列紧急预案，积极协调周边相关单位关系等来保证周边环境不受到较大影响[5]。

2）邻近商城路车站基坑土方及支撑施工尽可能安排在地铁停运时间段内。

3）深基坑开挖对周围土体产生的变形和扰动较大，加之扰动土体在列车运行振动下更易发生隧道振陷沉降，同时为了控制卸载再加载量，分区进行基坑开挖。

紧邻轨交9号线的基坑土方开挖施工必须分坑先后开挖。

4）紧邻轨交9号线的3-b、4、5区采取坑底满堂加固，坑底以上结合支撑布置抽条加固，以提高坑内土体强度，减小基坑变形。

5）1-a区靠近轨交9号线处深坑最后一层土分块从开挖至垫层浇筑完成控制在6 h内。

严格控制坑内土体开挖后无支撑的暴露时间，以控制基坑变形。

同时底板施工结合后浇带分块浇筑，以减小和控制开挖卸载引起的基坑隆起和围护侧向变形。

6）靠近轨交2号线的地下连续墙15 m范围内采用厚400 mm素混凝土垫层，紧邻轨交9号线的3-b、4、5区垫层厚300 mm，在垫层内设置H型钢支撑，并预加300 kN的轴力，以尽可能减小基坑开挖时对运营隧道的影响，确保地铁的正常使用。

7）在3-b、4、5区施工时钢支撑需采用油压泵自动伺服系统，每根钢支撑须加一个压力量程达3 000 kN的油压泵（带回锁功能），以始终保持轴力和控制围护结构变形，确保运营隧道安全。

8）基坑南侧邻近的9号线车站，由于车站与盾构隧道存在刚度差异，在土体变形作用下容易变形开裂。

需密切关注施工产生的影响，动态调整施工参数，确保其安全。

9）在基坑外侧布置回灌井，主要布置在地铁侧及世界广场处，共布置16口。

10）与轨交9号线围护共墙区域，底板传力带满堂浇至围护结构边，其他楼板传
力带隔仓浇至围护结构边，以达到地下室外墙与地铁车站外墙水平向船里竖向滑动。

11）信息化监测贯穿整个施工过程，以科学、严谨的实测数据作为施工指导依据，必要时启动紧急预案。

保证连续2 d地铁隧道的沉降量不超过0.5 mm，整个工程施工期间的总沉降量不超过10 mm，以满足地铁保护技术标准的规定[6]。

12）鉴于周边环境的复杂性，本工程施工过程中除了按常规基坑施工布置相关监
测项目，还将设置若干特殊监测项目，如：墙体土压力及孔隙水压力、墙身内力、坑内土层分层隆沉、坑外土层分层沉降、桩顶及底板沉降、塔楼桩顶反力、桩间土反力、底板下孔隙水压力等。

6 结语
本工程在紧邻轨交车站的复杂环境中施工，采取了分坑施工及一系列行之有效的基坑开挖措施，凭借合理的施工组织顺序，减少了各分区开挖对周边环境的影响，确保了深基坑如期、安全地开挖完成，较好地控制了基坑变形，并很好地保护了周边环境。

通过此次邻近地铁超大超深基坑的施工，可为今后邻近地铁基坑支护体系选择及基坑施工提供良好的借鉴。

〖参考文献〗
【相关文献】
[1]成军,刘加华,徐琳.某高层建筑超大深基坑土方开挖与支护技术[J].施工技术,2012(19):62-64.
[2]甘春华,邓永攀,周远见.局部支撑围护体系在深基坑施工中的运用[J].建筑施工,2014(8):21-24.
[3]李庆,周涛,周新庆.上海环球金融中心主楼深基础施工技术[J].建筑施工,2006(2):81-83.
[4]张杰.大型基坑工程中的局部深坑土方开挖技术及支撑体系的优化[J].建筑施工,2016(2):119-121.
[5]王龙,李师尧,刘卫未,等.软土地基城市中心区深基坑土方开挖施工技术[J].施工技术,2014(19):36-38.
[6]刘献坡.深基坑支护与土方开挖[J].科技创新与应用,2013(26):219.。