邻近地铁隧道的软土地基深基坑分区施工技术

2018-12-27王洪伟

建筑施工 2018年9期

王洪伟

1. 上海建工四建集团有限公司上海 201103；2. 上海建筑改建与持续利用工程技术研究中心上海 201103

1 工程概况

上海前滩30-01地块项目地上设计有1座附带商业裙房的办公塔楼T6（地上19层）、2座高度约100 m的住宅楼R3、R4（地上30层）。本工程总用地面积13 695.70 m2，总建筑面积109 026.88 m2，地下2层，埋深约10.25 m。周边市政道路下分布有燃气、电力等多条管线，轨道交通8号线从本地块东侧地下穿过，地铁隧道外侧距离拟建地面建筑塔楼11.30 m，基坑围护边距地铁最近10 m。整个基坑周边环境复杂，环境保护要求较高，特别是对东侧地铁的保护是整个基坑施工的重点、难点，整个基坑施工难度不小。

2 水文地质条件

对工程有影响的地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水，水位随季节变化而变化，根据上海市经验水位埋深为0.3～1.5 m。钻探期间浅层地下水初见水位埋深2.7～3.1 m，稳定水位埋深0.7～2.7 m。根据上海市工程建设规范DGJ 08-11—2010《地基基础设计规范》有关条款，年平均水位埋深一般为0.5～0.7 m，设计使用时建议按不利条件分别采用地下水高水位埋深0.5 m，低水位埋深1.5 m（以自然地面起算）。自然地面以下埋深约18.0、30.0 m的⑤2a层砂质粉土、⑤2c层粉砂为微承压含水层，⑦层、⑨层为承压含水层。由于⑤2b层为粉质黏土夹砂质粉土层，渗透性较好，且在部分区域⑤2b层缺失，⑤2a层与⑤2c层相连，故⑤2a层与⑤2c层微承压水可视作相通[1-2]。

3 基坑概况

本项目基坑分成3个基坑实施（图1）。基坑总面积约14 400 m2，拟建2层地下室，基坑开挖深度10.25～12.30 m。2、3区基坑东侧为运营中的轨道交通8号线东方体育中心站，在地铁侧采用厚800 mm地下连续墙作为围护结构，墙深23、25 m；各分区中隔墙采用厚600 mm地下连续墙，墙深23、25 m；其余侧采用φ900 mm@1 050 mm钻孔灌注桩＋φ850 mm三轴搅拌桩作为止水帷幕，钻孔灌注桩深23 m，落低坑区域钻孔灌注桩深25、28 m，隔水帷幕深30 m，邻近地铁侧100 m半径范围内隔水帷幕深42 m。

图1 基坑分区平面示意

4 1区基坑开挖技术线路及施工技术优化

1区基坑面积12 400 m2，场地自然地坪标高－0.30 m。开挖深度10.25 m，T6塔楼下开挖深度为10.60 m；R3、R4楼下开挖深度10.25 m。第1层土方开挖至第1道支撑底标高－2.20 m；第2层土方开挖至第2道支撑底标高－7.7 m；最后一层土方开挖至基础底板垫层底－10.55 m。

4.1 1区混凝土支撑施工

第1层土方及第1道支撑埋深较浅，对基坑变形影响不大。从第2层土方直至地下室底板完成阶段为1区基坑施工的重中之重，也是影响基坑变形的最重要的因素。为确保地铁侧的基坑变形得到最有效的控制，从第2层土方开挖开始，有别于普通基坑施工。从施工人员安排及施工周期上来说，整个基坑为24 h的3班不间断轮流施工。

通过对整个1区基坑进行分析，地铁在基坑东侧，故需确保整个基坑东西侧支撑在最短时间内完成，以达到传力效果，最大限度地缩短东侧围护缺少被动土压力的时间。在1区第2层土方开挖时充分利用时空效应，采用盆式开挖结合留土分块施工，共分为4块区域对称分块施工，地下连续墙以西保留宽度大于2倍基坑深度区域土方，即在1区内再进行分块施工，保留1区西侧20 m范围内土方。保护性留土区域混凝土支撑结构共分为7块进行分块、对称开挖施工混凝土支撑，留土区开挖面积2 260 m2，土方量12 500 m3，分6次开挖，每一分块开挖量1 500～2 000 m3。主要保证东西向每根支撑12 h内形成（图2）。

图2 基坑第2道支撑平面示意

通过此法，可有效地在保护性留土区域内，最大限度地缩短从土方开挖至东西向支撑完成时间，从而减少靠近地铁侧基坑的变形。

4.2 1区底板施工

1区第3层土方开挖深度2.85 m，采取1∶1.5二级放坡开挖。土方开挖总量30 800 m3，底板混凝土总量为11 890 m3。底板施工也主要按底板后浇带自西向东进行分块开挖浇捣，即先施工北侧西块底板，再流水施工北侧、东侧底板，然后再进行南侧底板施工，尽快形成东西侧底板传力（图3）。

4.3 1区施工技术优化

为更好、更快地进行土方开挖、底板施工，缩短基坑施工时间，尽早使基坑混凝土支撑及底板有效传力，在原设计方案的基础上又进一步进行优化。

图3 基坑底板平面示意

4.3.1 提高混凝土等级

通过提高混凝土支撑、底板、中楼板、顶板区域的混凝土级配（提高2级），减少混凝土养护时间，提前达到原设计强度的100%，使支撑能尽早、有效地传递基坑变形受力，抵抗基坑变形，从而提前进行下一层土方开挖、基坑回筑工作，缩短整个基坑的施工周期。

4.3.2 优化地下室底板防水层施工工艺

原设计底板防水做法为：厚200 mm的C20混凝土垫层，随浇随光；厚4 mm的SBS改性沥青防水卷材（Ⅱ型）厚50 mm的C20细石混凝土保护层；抗渗混凝土结构底板（抗渗等级P8）。

为加快底板施工，简化底板施工工艺，故采用无需混凝土保护层的防水材料（厚1.5 mm高密度聚乙烯自粘胶膜防水卷材）。此卷材施工工艺简单，卷材与基层为空铺，不受基层沉降变形的影响，混凝土浇捣完毕后防水卷材与混凝土自粘成为一体，防水效果比普通卷材更好。通过防水卷材的材料改变，取消防水保护层施工，简化了施工工艺，缩短底板施工工期，从而达到减小基坑变形的目的。

4.3.3 优化底板坑中坑节点

前滩30-01地块底板局部基坑情况较为复杂，挖土施工耗时较多，对于局部复杂小坑、坑中坑、坑连坑的情况进行优化细化，采取相近标高坑底优化为统一标高方法，简化现场实际施工工艺，缩短挖土施工时间。

5 2、3区基坑开挖技术线路及施工技术优化

5.1 2、3分区原施工方案

2区基坑总面积770 m3，总土方量为7 920 m3，按支撑划分12块南北对称进行预应力自动补偿系统支撑施工。3区基坑总面积770 m3，总土方量为7 280 m3，按支撑划分11块南北对称进行预应力自动补偿系统支撑施工。

原设计拟订方案为先开挖1区，待1区完成B1层时分块进行1区栈桥拆除工作，仅保留2、3区左侧南北贯通处栈桥，用作2、3区施工运土的主要通道。待1区完成±0 m后进行2区施工。2区施工至B1层时拆除3区北侧栈桥及中隔墙，进行1区与2区±0 m连接，待2区达到±0 m后进行3区施工。3区施工方法与2区基本相同。最后拆除B2层中隔墙，拼接底板及B1层主体结构，整个基坑施工完成。

如按原设计方案进行施工，基坑整体完成±0 m时间较长。加之住宅楼R4、塔楼T6的主体结构均横跨2个分区。如若基坑未拼接完成，R4及T6不可进行上部结构施工。R4为框架-剪力墙结构，T6为框架-核心筒结构，地下室结构复杂，梁柱节点、梁墙节点较多，1区与2、3区连接节点施工缝断设需进行临时结构调整，对今后拼接也造成不少困难。

5.2 2、3区施工技术优化

为解决以上问题，通过研究分析基坑受力及施工工况提出了优化方案。拟保留1区首道混凝土支撑，1区施工完成至B1层并达到设计强度后，进行2区施工。待2区施工完成至B1层时，保留东西向中间栈桥，分块进行中间栈桥以北的1、2区支撑及2区B1层以上中隔墙拆除工作（图4），进行1、2区±0 m结构顶板施工。3区进行开挖及结构施工，施工步骤如同2区。并且为减少2、3区的基坑变形，在2、3区增加1道钢支撑换撑，此撑待±0 m结构完成后与B2层地下连续墙同时进行闷拆处理。