姜 捷

上海建工集团股份有限公司 上海 200080

1 工程概况

1.1项目概况

临港新城滴水湖站交通枢纽工程位于上海市临港新城主城区，环绕上海轨道交通16号线（以下简称“轨交16号线”）滴水湖站呈对称布置。本工程地下部分主体建筑为地下2层，局部1层，包括交通枢纽地下配套空间和下沉式广场。地上部分主要为交通枢纽工程，包括1层公交枢纽站房和钢结构网（壳）架屋盖（图1、图2）。

图1 工程周边环境平面示意

图2 工程剖面示意

1.2周边环境

本工程基坑中间毗邻轨交16号线滴水湖站，部分以原地铁车站的地下连续墙作为围护，施工区域紧靠车站已建结构，对车站结构应予以重点保护。基坑外东南角和东北角分别为国检大楼和海关大楼，距基坑边6.5 m，原大楼围护采用的加筋水泥土锚桩侵入本基坑边线，需在地下连续墙加固前予以清除。另外，场地周边道路地下管线平面布局较复杂，部分地下管线紧贴基坑边界位置。

1.3工程地质条件

本场地地貌单元属长江三角洲入海口东南前缘的潮坪地貌类型，在地勘65.45 m深度范围内的地层共划分为5个主要层次，从上到下依次为：①填土、②3砂质粉土、④淤泥质黏土、⑤1黏土、⑤3粉质黏土、⑤4粉质黏土、⑦1砂质粉土、⑦2粉砂，上海地区常见的③、⑥层缺失。其中基坑浅部主要位于②3层，该层层厚10.20～14.60 m，层顶标高－0.27～3.07 m，中等压缩性，摇振反应迅速，干强度、韧性低，土质不均，土体稳定性较差[1-2]。

本场地地下水主要由②3层潜水含水层和⑦层第一承压含水层组成。其中②3层较厚，重力水含量大，渗透性较好，易液化，易受大气降水和地表水补给，应保证足够的抽水时间。对⑦层承压含水层进行基坑底部抗突涌稳定性验算，临界开挖深度为16.46 m，远大于本工程11.55 m的最大开挖深度，所以不需要考虑降承压水。

2 基坑概况

本基坑环绕轨交16号线滴水湖站呈东西向对称布置，基坑工程长约360.00 m，宽196.00 m，开挖深度11.03～11.55 m，总土方量约为690 000 m3。本工程属于超大深基坑，采用分坑顺作施工，分4个区域共7个基坑，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区基坑紧邻轨交16号线南段地铁车站。Ⅰ区基坑长180.00 m，单侧宽32.00 m，总宽64.00 m；Ⅱ区基坑呈半圆弧状，长196.00 m，宽105.00 m；Ⅲ区基坑长115.00 m，单侧宽88.00 m，总宽176.00 m；Ⅳ区基坑长180.00 m，单侧宽46.70 m，总宽93.40 m。Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区基坑环境保护等级为一级，Ⅳ区基坑环境保护等级为二级（图3）。

图3 基坑分区示意

基坑围护结构采用厚600 mm地下连续墙，墙深24～25 m，局部近邻集水坑处的长度为26～27 m，地下连续墙墙趾进入⑤1层4 m，插入比1.16～1.22。地下连续墙接头形式采用圆形柔性接头，并采取墙底注浆工艺，每幅地下连续墙内安放2根注浆管，每根注浆管注浆量为1 m3。地下连续墙槽壁采用φ650 mm三轴水泥土搅拌桩进行预加固，加固深度为17.50 m。靠轨交16号线滴水湖站的基坑利用原车站围护厚800 mm地下连续墙，墙深33.00 m。

基坑加固时，沿地铁车站外侧地下连续墙侧设置了φ850 mm三轴水泥搅拌桩裙边加固，宽8.05 m，深度为底板下4.00 m，水泥掺量20%。Ⅰ区基坑内设置了φ700 mm双轴水泥搅拌桩裙边和抽条加固，宽度分别为4.00 m和4.20 m，深度为底板下4.00 m，抽条间距10.00 m，水泥掺量14%。Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区基坑围护内侧还间隔设置了双轴水泥搅拌桩墩式加固。对于电梯井、集水井等局部落深区域周边，采用双轴水泥搅拌桩加固和旋喷桩封底（图4）。

图4 围护及加固平面布置示意

支撑采用2道钢筋混凝土支撑，第1道900 mm×800 mm，第2道1 200 mm×800 mm，栈桥板厚300 mm。其中Ⅳ区局部1层结构，在第2道支撑拆除前应设置φ609 mm临时钢斜抛撑，间距4 m（图5、图6）。

图5 支撑平面布置示意

图6 Ⅰ区围护剖面示意

3 施工过程控制

3.1总体流程

为保证已建地铁车站结构的安全，基坑采用分区对称开挖，总体流程为：Ⅰ-1和Ⅰ-2区基坑先同步对称开挖；待Ⅰ区地下结构完成后，Ⅱ区、Ⅲ-1区和Ⅲ-2区基坑同步对称开挖；待Ⅱ区、Ⅲ区地下结构完成后，Ⅳ-1区和Ⅳ-2区基坑同步对称开挖，直至Ⅳ区地下结构完成；分隔墙待相邻分区结构施工完成后凿除并进行结构补缺。

3.2基坑开挖

基坑开挖时严格遵循“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则，Ⅰ区和Ⅳ区因基坑形状狭长采用分段开挖，共分9段，从中间向两侧对称进行，最后第3层土方按底板膨胀加强带分3段，先两端后中间进行挖土；Ⅱ区、Ⅲ区采用盆式开挖，由基坑中部开始，逐步形成对撑、桁架边撑和角撑，最后第3层土方根据底板分区，挖土从基坑周边向栈桥位置先远后近进行。基坑施工重点注意事项如下：

1）基坑开挖必须在降水、土体加固、地下连续墙（包括墙顶圈梁）达到设计要求强度后，方可进行。

2）遵循“分层分段、留土护壁，限时开挖支撑”的原则，将周围设施变形控制在允许范围内。地铁车站两侧Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ区基坑对称开挖，20 m范围内高差小于1.5 m。

3）在开挖过程中，每一级放坡不陡于1∶1.5，每级开挖面高差不得大于3 m，分级平台宽度大于3 m。

4）混凝土垫层应随挖随浇，垫层必须在见底后24 h内浇筑完成，无垫层坑底最大面积不大于200 m2。

5）严禁挖土机械碰撞支撑、立柱和工程桩等，挖土时应先掏空立柱四周，避免立柱承受不均匀侧向土压力。

3.3环境保护和施工监测

根据本工程的基坑安全等级，确定监测项目主要为围护墙顶部水平及竖向位移、围护墙深层水平位移、支撑内力、立柱桩竖向位移、地表竖向位移、地下水水位、邻近建筑物竖向位移和地下管线竖向位移[3]。

对地铁站的监测项目和报警值主要为：地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20 mm；隧道变形曲线和曲率半径≥15 000 m，相对弯曲≤1/2 500；由于周边施工因素而引起的地铁隧道外壁附加荷载≤20 kPa[4]。

3.4施工应急处理

Ⅲ-1、Ⅲ-2区第3层土方按底板后浇带共分6块，因Ⅲ-1、Ⅲ-2为对称同时开挖，发生险情的部位和情况类似，下面仅以围护变形最大的Ⅲ-2区为例。当位于Ⅲ-2区东北部位，邻近地铁车站的2号块第3层土方开挖至底标高时，东侧围护墙体CX42号测斜点显示围护墙地下14.5 m处变形速率迅速变大，达到27.13 mm/d，累计达到85.2 mm，另地铁围护墙转角处第2和第3幅围护墙接缝处有泥浆流出，位置在土方开挖面以上1 m左右，先期虽用聚氨酯封堵，但效果不佳。采取的应急处理措施如下：

1）立即进行堆载以阻止围护墙变形进一步扩大，以漏浆接缝为中心沿围护墙内侧用袋装水泥围成一个长10 m、宽5 m、高2 m的围堰，中间填充素混凝土。堆载完成后，围护墙深层水平位移速率迅速回落，未再出现报警，最终变形累计达到87.6 mm，位置在围护墙地下14.5 m处。

2）在堆载区基坑外侧增设降水井，降水深度大于10 m。降水完成后对漏浆围护墙缝采用双液注浆封堵。

3）加快堆载区以外底板施工，完成后在堆载区上部增设φ609 mm钢管水平支撑，牛腿设置在相邻底板上。

4）与结构设计商定，取消堆载区域的底板落低深坑。

5）完成上述工序后，对堆载区域进行卸载并继续进行后续底板施工，先采用2台小型镐头机破碎堆载的混凝土及水泥袋，挖土收底完成后立即浇筑厚30 cm的C35早强混凝土垫层，底板钢筋及混凝土及时跟进，垫层到底板完成时间控制在24 h以内。

6）Ⅱ、Ⅲ区在底板完成后、第2道支撑拆除前，增设φ609 mm钢管斜抛撑换撑（图7）。

图7 应急处置区平面示意

4 分析与建议

1）Ⅰ区基坑形状狭长，采用裙边和抽条加固，挖土期间围护墙深层水平位移速率和累计值均在控制值内。Ⅳ区同样是狭长形状基坑，仅在外侧围护墙体处采用间隔墩式加固，挖土期间围护变形较大，特别是第3层底板土方施工时深层水平位移速率突变，累计最大水平位移达90 mm。建议对于狭长形状基坑采用类似Ⅰ区的围护加固形式。

2）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区均采用了间隔墩式加固，在基坑第3层底板土方开挖期间围护体均发生了较大变形，并发生了局部应急抢险的情况。Ⅱ区因基坑呈半圆弧状，整体变形相对Ⅲ、Ⅳ区较小。建议该地区类似基坑采用连续裙边加固，加固范围可适当扩大，增加底板开挖面以上弱加固区，底板开挖面以下加固深度可适当增加，以利于减小开挖期间的围护变形。同时一定要严控加固工程的水泥掺量、搅拌下沉和提升速度等施工要点，确保加固质量。

3）本工程厚600 mm地下连续墙纵向钢筋在地下14～15 m有50%的减少，这也是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区外侧围护墙累计水平位移最大的深度位置。建议围护设计单位在该地区类似基坑围护地下连续墙设计中予以考虑，加强钢筋配置。

5 结语

本工程属于上海临港地区邻地铁车站的超大基坑，在基坑施工期间，作为重点保护对象的轨交16号线滴水湖站的结构变形均在控制值以内，未发生报警情况。在本工程分坑施工中，各区基坑变形情况不一，绝大部分处于受控状态，但局部也发生了抢险应急处置情况。