张 磊

上海建工七建集团有限公司 上海 200050

1 工程概况

上海互联网＋产业园东区工程位于原上钢二厂内，厂区基地位于上海市杨浦区大桥街道地块，北侧为周家嘴路、东侧为黄兴路、南侧为九潭路、西侧为眉州河，其前身为宝钢集团旗下二钢的生产与经营区，目前已停产。厂区周边三侧均为市政道路，周家嘴路及黄兴路地下存在各类市政管线且黄兴路侧存在内环高架。

1.1 建筑结构设计概况

本工程场地标高±0 m相当于绝对高程3.30 m，室内外高差300 mm，室外地坪绝对高程3.00 m。因改建后园区对于停车的需求，在4#、73#、84#、85#、86#等单体建筑下方增设1层地下机动车、非机动车车库。

地下室层高4.6 m，耐火等级为一级，防水等级二级，抗震设防烈度为7度，采用钢筋混凝土框架结构，设计使用年限为50 a，建筑面积11 500 m2。

本工程建筑结构采用钢筋混凝土框架结构，7度抗震设防，框架抗震等级为三级。

本工程采用预制PHC管桩处理地基，其中承压桩桩长30 m，抗拔桩桩长17 m，桩承台有双桩台、三桩台、四桩台和五桩台。

1.2 桩基设计概况

根据设计的要求，本工程采用预应力混凝土管桩（PHC桩）处理地基，总桩数744根，其中承压桩401根，抗拔桩333根，承压试桩6根，抗拔试桩4根。桩型号基本为PHC-400-AB-95-30（10＋10＋10）b（桩尖类型为开口型），混凝土强度等级C80，共158根，桩长30 m，桩顶标高－5.45 m，单桩抗压承载力特征值为1 050 kN。

1.3 环境概况

1）工程东侧黄兴路高架引桥部分距离工程地库边约为19.5 m，主桥部分距离工程地库边约32 m（图1）。此外，在黄兴路侧还有各类市政管线，其距离地库由近及远依次为：电信管线1.5 m、电力管线6.5 m、DN300 mm煤气管线10.5 m、DN300 mm水管12.7 m、DN1 000 mm水管14 m、DN800 mm雨水管20.5 m。

图1 地库与黄兴路高架桥及其引桥位置关系

2）工程南侧为上钢二厂废弃篮球场和业主办公区域，业主办公区域距8#厂房的最近距离为30 m。

3）工程西侧为本工程三标段的2#厂房，西北侧距离约为8.1 m，西南侧距离约为2 m。目前2#厂房只剩保留的原结构柱等承重构件，在本工程桩基施工的过程中，2#厂房刚完成桩基的施工。

4）工程北侧为3#厂房，距离30 m，该厂房屋面板、墙面板均已拆除，只保留结构柱、行车梁及屋面、墙面檩条。

2 施工部署及施工总流程

本工程桩基施工分为2个施工段，每个施工段各配备1台静压桩机，共计配备2台静压桩机进行施工（图2）。

图2 桩基施工流程示意

3 对高架及周边环境的保护措施

3.1 对高架的影响分析

预应力管桩施工时会产生挤土效应，随着桩的沉入，地层中的土体产生位移变形，土体中不同形态的水和气体被排出形成超静孔隙水压力，产生垂直向上的隆起位移和水平方向的挤土位移，对其影响范围内的地面建筑物和地下管线产生影响。一般认为此孔隙水压力可达上部覆土重力的2～4倍，采用静压法施工时由于桩机体重很大，施工区不会隆土，挤土应力主要向四周扩散。

3.2 具体保护措施

1）合理布置打桩顺序。考虑到对高架桥的保护，在打桩顺序上，优先施工最东侧靠近黄兴路高架侧的一排桩，使整个基坑在东侧处于封闭状态，依靠压入的工程桩作为挡土屏障，控制挤土流动方向，使挤土朝高架桥的反方向流动，尽量避免对周边环境产生不利影响。然后再依次由东向西按照远离高架侧的方向施工其余的工程桩。

2）合理控制沉桩速率。根据桩基施工对高架桥的影响分析报告及专家评审意见，考虑使用2台桩架进行沉桩的施工，其中靠近东侧保护区域的桩架在保护范围内每天施工12根，小基坑远离高架桥范围的桩架每天施工20根。

本工程地质土层以淤泥土和粉土为主，超静孔隙水压力相对来说不容易消散，因此施工时实行间歇作业，原则上22：00～06：00不施工，使孔隙水压力有一定的释放时间，减小挤土应力传播距离。

3）打设应力释放孔，减少打桩施工对周边环境的影响。本工程考虑在最东侧的一排桩施工完毕之后，在最东侧的一排工程桩西侧的位置按照梅花形布置2排应力释放孔，孔内保持水位，应力释放孔孔径300 mm，长度15.0 m，间距1.0 m，排距1.5 m。此外，在工程最西侧的工程桩以东的位置，也同样按照梅花形布置1排应力释放孔，应力释放孔孔径300 mm，长度15.0 m，间距1.0 m，排距1.5 m，从而减少挤土桩的挤土效应对周边环境的影响。

4）合理布置环境监测点位，加密观测频率。本工程施工前，在合理的位置布设变形观测点以确定高架桥的变形情况，同时在施工过程中，加密观测频率，发现异常变形情况，立即采取行之有效的措施，确保高架桥的安全。

4 保护措施确定的理论分析

本工程桩基工程对高架及周边环境的保护措施是通过分析大量类似工程的施工经验及最终监测成果，并且结合工程实际情况后最终确定的，在分析过程中，项目部技术人员先后排除了一定的保护措施[1-4]。

4.1 常规防振沟

防振沟是最常规及最常见的保护措施，其作用机理为沿着结构外轮廓布置一条防振沟，用以减少地表土位移。

但是项目部技术人员通过查阅相关文献及咨询相关专家，确定如若采用防振沟来抵消深层土应力的释放，则防振沟挖深需超过桩长的一半，即15 m，这对于工程现场基本上是不可能采用的。因此防振沟只能用于释放地表土位移的相关应力，也就是只能对周边管线进行一定的保护。但是上海区域的地表土大部分为杂填土等力学性能相对较差的土质，且在雨水天气之后，防振沟对周边管线的保护效果不佳，甚至会对周边管线的保护不利，造成周边管线变形过大。

另外，由于本工程自身因素的限定，施工场地内道路资源稀缺，无法满足开设一条防振沟的场地条件，因此，本工程未采取防振沟的保护措施。

4.2 应力释放孔的设置

本工程在设置应力释放孔时，主要考虑2个方面，其一为应力释放孔设置的位置；其二为应力释放孔本身的技术参数，包括孔径、深度及回填措施等。

4.2.1 应力释放孔设置的位置

常规的应力释放孔基本设置于整个工程的工程桩施工范围的外侧，以最大限度地抵消深层土挤土应力的释放。但是本工程综合了大量的工程经验及自身的地质情况，考虑应力释放孔的施工位置应位于工程桩施工范围的内部，原因有：

1）如若先在最外侧施工应力释放孔，则在应力释放孔施工结束而工程桩施工还未形成一定规模的时候，周边环境往往存在较大幅度的“负变形”，即管线等不升反降，且变形较大，容易产生危险。同时考虑到后期基坑的施工，又会造成周边管线及环境的下降，下降的变形无法消除，累计变形过大，对工程整体的顺利进行造成隐患。

2）深层土的挤土效应反映到表层土时，往往存在2～3 d的时间延迟。同时，施工1～2排的封闭桩所产生的挤土效应相对不明显。因此本工程考虑先施工靠近保护区域一侧最外侧的工程桩作为封闭桩，以使其成为一定的挡土屏障，然后在封闭桩的内侧施工应力释放孔。

4.2.2 应力释放孔本身的技术参数

关于应力释放孔的孔径及深度，本工程技术人员通过查阅相关文献及咨询相关专家后认为，应力释放孔的孔径宜为300～400 mm，深度宜为工程桩桩长的1/2～2/3，且采用梅花形布置能够更好地抵消深层土应力。

另外，考虑到上海地区的地质情况，在成孔之后需立即进行毛竹笼或钢筋笼的安放，以抵消成孔后孔体的收缩土应力，且宜于0.5 h内进行灌沙的回填。在灌沙回填的过程中，需采取浇水密实的措施，以抵消承压水对灌沙的应力作用，从而保证灌沙的密实。

4.3 引孔措施

本工程技术人员通过查阅相关文献认为，引孔措施是对周边环境保护最为行之有效的措施之一。但是，引孔措施对预制桩的承载力存在一定的影响，必须经过主体结构设计单位的认可。本工程虽已经征得主体结构对于引孔措施的认可，但是考虑到工期、成本等综合因素，未将引孔措施作为常规的保护措施来使用，而是将其作为应急措施。一旦前期制订的措施仍无法很好地达到对周边环境保护的效果时，才会进行引孔措施的施工。

5 现场实施效果

总体来讲，实际施工基本上遵循了前期策划中提出的各项关键措施，使工程顺利完成。这也证明了当初的策划方案是成功的、具有可操作性的。

实际监测数据表明：控制高架变形重要的指标——高架立柱的累计沉降变形及水平变形，在本工程基坑底板及顶板完成后，分别为0.9 mm和0.7 mm，均在控制要求范围内。