临近地铁的深基坑围护结构换撑技术研究

上海明鹏建设集团有限公司 上海 200010

1 工程概况

近铁城市广场位于上海市真北路、金沙江路路口，紧邻中环线快速通道，同时拥有轨道交通13号线真北路站的全部4 个出入口。其北区工程地下商场与地铁车站连接，并利用商场的下沉广场使地铁车站站厅层形成独具特色的自然采光层；另设置有3 层整体地下室，主体结构基础形式为桩筏基础，工程深基坑设计等级为一级基坑，基坑总面积17 400 m2，深度为16 m，局部深度达到19.4 m。由于地铁车站施工和道路交通的需要，占用了北区工程南侧部分场地，因此北区工程必须一分为二，北侧的北二区基坑面积11 450 m2；先行施工，南侧的北一区基坑面积5 950 m2，须待地铁车站结构完成、道路管线翻交之后方可进行。

2 施工难点分析

轨道交通13号线作为上海市政府重大实事项目，要确保按期运营，北一区有部分结构兼做地铁车站的设备用房，如何形成配套，在确保地铁车站隧道如期开通营运的前提条件下加快北一区的施工进度成为施工难点之一；由于部分轨交13号线已经进入试运行阶段，如何有效控制既有地铁车站设施的变形在允许范围内是施工难点之二。

3 施工部署及施工顺序

为施工方便，并减少土体开挖对地铁的影响，本工程分2 个区域进行施工，先施工北二区，后施工北一区。施工平面见图1。

图1 区域划分示意

4 基坑围护结构

4.1 北二区基坑围护体系

北二区围护采用Φ1 000 mm@1 200 mm灌注桩排桩，桩长为33 m。 止水帷幕为三轴水泥土搅拌桩3Φ850 mm@1 200 mm，整圈套打，桩长24 m，水泥掺量20%。基坑沿竖向设置3 道混凝土水平支撑。

4.2 北一区基坑围护体系

北一区基坑南侧围护利用地铁车站地下连续墙，见图2。与地铁相连的东、西两侧采用厚800 mm地下连续墙（与主体结构两墙合一）与地铁地下连续墙结构连接，在与北二区交界处则利用北二区的Φ1 100 mm@1 300 mm灌注桩排桩、三轴搅拌桩止水帷幕，形成封闭的支护结构。为确保基坑结构安全，在靠近地铁的一边，再设置宽6 m、深5 m的旋喷桩作满堂坑底加固，对东端隧道盾构入口处在基坑全范围内进行坑底加固。基坑采用4 道支撑，第1道为钢筋混凝土支撑，第2、3、4道支撑为钢支撑。支撑形式为纵横方向上下对撑，在东、西两端临近隧道与车站连接口处加角撑；由于基坑东西方向长达185 m，基坑北侧北二区为已经完成的主体结构，基坑南侧又是轨交13号线真北路车站，施工场地特别狭小，故设置了东西向栈桥于基坑中部。

由于北一区为3层地下室，其结构与车站附属结构连为一体，为减少对已完竣地铁车站的影响，在基坑内增设1 排地下连续墙使基坑分成2 个区域，以减小一次开挖的面积。其地下连续墙接缝处采用高压旋喷桩进行止水处理。

图2 北一区基坑围护结构平面示意

5 换撑技术

5.1 传统的换撑形式

若采用传统的换撑技术[1-3]（图3），其特点是暂时保留北一区与北二区之间的围护，北二区先行施工，完成地下结构，并通过底板、楼板的传力带将坑外土压力传至围护结构上。后施工的北一区随撑随挖，也将坑外土压力传至围护结构上，在完成结构底板、楼板的同时，也是将坑外土压力通过传力带传至围护结构上，随后分段、逐层凿除2 个区域间的围护结构，使北二区和北一区的底板与楼板分段连成整体。这种传统换撑形式虽然比较稳妥，但所占工期较长。由于工期紧迫，北一区必须采用既安全又少占或不占施工工期的换撑技术。

5.2 本工程实施的换撑形式

新型的换撑形式（图4）其特点是在完成北二区地下结构的同时浇筑北一区支撑的竖向围檩，让北一区的对撑、角撑直接撑在竖向围檩上，当支撑遇分隔墙时，局部予以凿除。随土方开挖逐层凿除分隔墙，当土方开挖到底时，分隔墙也同步全部凿除，这样北一区和北二区的结构可以直接连成整体，省去分段分层凿除分隔墙和完成北一区、北二区二者结构连接，及围檩施工和养护时间。

图3 传统换撑剖面

图4 实际实施方案换撑示意

5.3 新型换撑方案的实施

（a）在北二区结构施工阶段同步施工供北一区支撑用的竖向围檩。首先应该做好与结构主体同步施工的翻样，分别用作于地下室底板及楼板与梁、柱构件施工，同时协调主体结构与围护结构混凝土强度等级，使之既能保证主体结构的强度等级要求，同时又要满足围护结构的设计强度要求，并考虑完工后方便拆除。其二是将北一区再分东、西2 个施工段，东头基坑施工至底板浇筑完成，接着进行西面基坑的土方开挖施工，灌注桩桩基与基坑围护及坑底加固各道工序均以东头基坑优先完成进行安排。北一区的基坑围护连续墙、坑底土体加固、第1道混凝土支撑与栈桥+深井降水同步施工，紧接基坑各层土方开挖及第2、3、4道钢支撑施工，最后回筑地下室主体结构；以及基坑与地铁施工环境监测监控的同步落实实施。

（b）北一区基坑工程实施：栈桥与第1道混凝土支撑的施工时，先将表土开挖至第1道支撑梁底，同时拆除北一与北二基坑围护桩混凝土冠梁围檩，施工栈桥梁底胎膜并做好脱模隔离措施，接着绑扎支撑梁钢筋及模板安装、浇混凝土养护；东头基坑与西面基坑的该道工序亦尽量紧跟完成，以达到快速施工的目的，在该道工序施工的同时同步施工深井降水。

基坑第2、3、4皮土方的开挖与第2、3、4道钢支撑的施工，始终以开槽做支撑、先撑后挖的方法进行施工，以严格控制开挖的深度标高；东头基坑挖土与钢支撑施工的平面流向始终是由西往东，同时调整原设计的双向支撑的上下位置，改为南北较短方向支撑在下皮，先随挖土流向进度逐步跟进并及时施加预应力，紧跟着施工角撑，东西长方向的支撑则在其后施工。第5皮土方开挖为收底及落深基坑的土方，施工时须控制坑底300 mm高度用人工铲土，并及时浇筑垫层混凝土以封闭地基土层。由于场地无施工通道，遂于第1道混凝土支撑上设置了宽14.5 m的栈桥，但这无疑对钢支撑安装带来困难，故在浇筑栈桥板时即预留Φ100 mm吊装钢绳穿绳孔，以方便钢支撑及钢围檩的安装。

土方开挖与拆除北一区与北二区分区的围护桩工作同步进行。首先将土方挖至支撑底，利用镐头机先行拆除会与水平支撑相碰的分区围护桩，拆除的围护灌注桩高度一般应不低于土方开挖面，但在钢支撑穿越的部位必须全部拆除。

6 环境影响分析

监测报告显示：在地铁车站连续墙处测斜孔变形数值为1.2 mm，墙顶水平位移－2 mm，其他各项变形值也均在允许范围内。地铁车站及相关段隧道的渗漏水等情况经巡视检查正常，上下行管片水平位移4 mm，变形的各项控制值均在允许范围内，确保了地铁试运营安全及工程施工正常进行。

7 结语

在确保基坑施工及附近建筑、地铁营运安全的前提下采用竖向围檩的换撑技术，简化了施工工序，达到了按施工计划完成的目的，降低了施工成本，且能重复利用型钢材料，对绿色环保施工具有实际意义。