紧邻地铁的深基坑综合施工技术

紧邻地铁的深基坑综合施工技术
摘要：以上海东方金融广场为例，该基坑为软土地基，紧邻地铁、周边环境复杂且施工场地狭小。

根据施工难点，采用了多项深基坑的创新施工技术，取得了良好的效果，并且可为其他类似工程提供借鉴。

关键词：紧邻地铁深基坑周边环境复杂场地狭小施工创新
1 工程概况
1.1 基坑工程概况
上海东方金融广场项目地处上海浦东新区陆家嘴金融贸易区
2.1.2 地块，由崂山东路、张杨路、以及世纪大道围合而成，大致为一个直角三角形，占地面积为12 331 m2，基坑开挖面积7 458 m2。

张杨路和崂山东路侧的坑边场地宽度仅为 5 m~6 m，世纪大道侧的坑边场地宽度也仅为11 m。

1.2 水文地质条件
上海地区潜水水位埋深为0.30 m～1.50 m；长期观测调查，承压水水位埋深呈周期性变化，一般为 3.00 m～11.00 m。

基坑土层主要为黏性土、粉质黏土层、砂土。

1.3 基坑周边环境
本项目基坑地处繁华闹市区，周边环境异常复杂，基坑世纪大道侧距地铁9 号线隧道最近处为11.81 m。

隧顶埋深13.7 m~ 17 m，基坑张杨路侧有一条对变形极为敏感的集水、电煤、通信等市政管线
为一体的共同沟，共同沟距基坑围护外边线约12.9 m，沟体顶板埋深 2 m。

除此之外，在基坑开挖影响范围内布置着大量的电力管线、电话线、雨水管线、污水管线、燃气管线等。

2 围护设计方案
2.1 地下连续墙
地下连续墙共计80 幅，为460 延长米，地下连续墙深度有36 m、38 m、32 m、42 m，共5 种型号。

在基坑北侧（地铁侧）设置厚1 m、深42 m的地下连续墙，如图1 所示。

地下连续墙墙底埋深在降水井滤管以下6 m，使得坑外承压水路径较长，基坑降水施工安全性得到较大提高。

2.2 分坑设计
根据业主开发计划，综合考虑9 号线区间隧道、共同沟、周边管线的变形控制要求高的因素，经研究筹划、分析计算，以基坑北侧边线中心垂直线为分割线，将基坑分为东、西区 2 个基坑进行施工。

分坑施工的优点有：缓解施工场地狭小的难题。

为了减少基坑一次性开挖面积，防止一次性大面积开挖造成基坑隆起产生的坑外变形过大，将基坑北侧近地铁侧地下连续墙一分为二，增加其抵抗变形能力，减小基坑施工中地下连续墙的变形。

2.3 支撑与栈桥
基坑共设置4 道钢筋混凝土内支撑，第1 道支撑设置施工栈桥。

栈桥设计考虑场地狭小和分坑施工的因素，将栈桥设计成T形，连通入口大门和东西区基坑及现场办公室，如图 2 所示。

2.4 坑内土体加固
为控制基坑工程桩施工和土方开挖过程中对基坑的变形，对第④层淤泥质黏土进行土体加固。

世纪大道沿线坑内采用三轴搅拌水平间隔 5 m抽条加固，效果图见图3，崂山东路、张扬路沿线与深坑处采用三重管高压旋喷桩加固。

3 深基坑施工技术
3.1 地铁侧地下连续墙槽壁加固施工
本基坑开挖深度内粉性土分布广泛，易发生塌孔、绕流等现象；同时为了控制地下连续墙成槽质量，对北侧地下连续墙两侧采用
φ850 mmSMW工法水泥土搅拌桩对土体加固，从而加强地下连续墙的止水效果，减小基坑开挖时渗漏水造成的基坑变形。

图 4 为围护结构平面。

地铁侧地下连续墙槽壁加固施工保护地铁措施：
（1）SMW搅拌桩非原位试验
试验目的是为了解SMW工法搅拌桩在施工过程中对地铁隧道的影响程度。

掌握SMW工法搅拌桩的合理施工参数，将其对地铁隧道的影响控制在允许范围内。

非原位试验方法是在坑内进行非原位试验，试验桩数3 组。

具体布桩方法见图5。

通过此次试验，建议施工阶段SMW桩的工艺参数按表1 控制。

（2）施工顺序安排
施工时遵循先坑外、后坑内的顺序，近地铁侧外排SMW工法桩采用做一跳二的形式施工，以减小对地铁的影响。

3.2 地下连续墙施工
3.2.1 施工安排
在地下连续墙未施工前，先施工距地铁50 m外工程桩，同时进行地下连续墙两侧的三轴搅拌桩槽壁加固。

加固由外而内施工。

在两侧SMW槽壁加固达到设计强度后，开始施工地下连续墙。

基坑北侧地下连续墙施工完成后，进行基坑北侧10 m范围内的SMW桩坑内土体加固和其余侧高压旋喷桩施工。

3.2.2 保护地铁施工措施
（a）地下连续墙两侧采用SMW槽壁预加固，以减少地下连续墙成槽塌孔的危险。

（b）选择合适设备，满足成槽要求。

采用进口的日本真砂MEH80150 型成槽机液压抓斗成槽，保证地下连续墙进入⑦2层砂层4 m~6 m成槽的质量。

（c）保证地下连续墙垂直度的措施：把地墙垂直度控制在3/1 000 内。

用电脑控制的侧斜仪对每幅槽段的垂直度和塌孔情况进行跟踪监测，在成槽时及时进行纠偏。

（d）合理调配泥浆。

泥浆护壁是槽段防坍方的关键，通过调整配比，泥浆中采用膨润土粉9%；纯碱0.5%~0.75%，CMC 0.05%~ 0.075%。

在施工中严格控制各项掺量。

（e）连续不间断施工。

为保证施工不间断，采用2 个工作面，配备3 台设备同时施工。

3.3 封闭降水施工
采用地下连续墙将基坑形成相对封闭的体系，大大降低了降水过程中对周围环境的影响。

由于基坑开挖深度深，需考虑第⑦层（最浅层标高- 24.10 m）承压水顶托力对基坑底板稳定性的影响，故采用减压井来降低和控制承压含水层水头。

考虑土方开挖体量大，为确保开挖过程中基坑安全，采用疏干井降低土体中的含水量。

工程基坑降水严格贯彻按需降水的原则，对于减压井，为减少降水对周围环境的影响，水位控制严格按照基坑稳定性分析中的基坑开挖深度和承压安全水位埋深曲线进行，如图 6 所示。

3.4 土方开挖施工
土体加固完成后，布置37 口疏干井和10 口减压井、6口观测井和备用井，按需降水。

土方开挖按照时空效应原理，遵循“分层、分块、留土护壁、对称、限时开挖支撑”的原则进行施工。

土方开挖共分为6 层，采用盆式开挖法，按先B区，后A区的施工顺序进行。

第1 层土方开挖，目前自然地坪相对标高为- 0.55 m，第1 道支撑底标高为- 1.55 m，土方开挖深度为 1 m，共需12 d。

第 2 层~ 第5 层土方开挖和支撑施工，严格按土方方案中的分块进行，先挖盆中土方，然后按顺序对称限时开挖盆边护壁土，及时形成对撑，土方开挖与支撑及围檩施工应协调进行，共需68 d。

在第5 层施工完成后施工垫层，第6 层土方为深坑开挖，共需
2 d。

3.5 基坑监测
在大面积深基坑施工过程中，保持基坑围护结构稳定，控制地铁9 号线、市政共同沟及周边地表沉降尤为关键。

本工程监测等级为一级。

具体监测措施如下：
（a）施工前埋设水平位移光学控制网和沉降监测点；在地下连续墙施工时，同步埋设测斜管、围护墙身应力计、坑外土体测斜孔；在混凝土支撑施工时，同步埋设围护墙顶沉降及位移测点、立柱隆沉测点、支撑轴力应力计，测取初始值；
（b）周边环境监测范围包括：地铁9 号线隧道沉降及水平位移监测；周边管线变形监测；周边建筑物沉降监测。

施工中如监测数据达到报警值，立即口头报警，并及时送交监测成果报告。

3.6 实施效果
基坑及周边环境控制结果见表2。

4 结语
工程周边道路未出现明显裂缝，变形基本在允许范围内，基坑及周边环境安全稳定。

本工程创新应用了双单元体基坑支撑设计技术、紧邻地铁软土地质条件下深基坑综合施工技术，最终保证了在此特殊环境下施工的工期、质量和安全，取得了良好的社会效益和经济效益。

参考文献
[1] 吴加武.基坑开挖对紧邻地铁隧道的影响分析及变形控制研究[D].广州：广东工业大学，2012.
[2] 黄茂松，王卫东，郑刚.软土地下工程与深基坑研究进展[J].土木工程学报，2012(6)：146- 161.
[3] 冉菲菲. 软土地区深基坑地下连续墙变形预测研究[D].上海：上海交通大学，2007.
B区地下结构完成后，采用同样工法进行A区土方开挖及支撑施工。