与轨交地下站共建基坑的差异沉降及施工控制技术研究

2014-09-20

建筑施工 2014年11期

上海鼎溢房地产开发有限公司上海 200020

0 前言

轨道交通已成为时下城市居民主要的出行方式，其站点也大多设在商业或民居密集区，甚至有不少就直接与大型建筑共建，形成超深地下站，这就给建设施工带来许多难题，尤其是像上海这样的软土地区，轨道交通地下站与大型建筑的共建，不仅要考虑软土地层空隙比较大、含水量高、土体流变性大的特点，更要考虑不同体量的建筑差异沉降对最下层地下站及其设施的影响。本工程即是一个典型的案例，故在开工前，工程技术人员就开展预案研究，在原因分析的基础上，制定了一系列的应对措施，不仅有效地控制了建筑的差异沉降，而且确保了共用基坑工程的安全施工，取得了理想的效果。

1 工程概况

上海黄浦区日月光中心工程，是黄浦区旧区改造重点地区之一。工程设计中包含了2 个地块，未来将形成一体化多功能社区，工程总占地面积约为44 000 m2，上部建筑包括1 座高139 m和2 座高99 m的办公楼、地下2层到地上5层为商业裙房、地下3层为地下车库，地下4层局部与上海轨道交通9号线打浦桥站连通用作站台层，见图1。工程建筑总面积约为31万 m2，其中地上建筑总面积约为18万 m2，地下建筑总面积约为13万 m2。位于场地内的轨交9号线打浦桥站站体与本地块的项目共同设计，同步开发施工。项目周边存在大量的市政道路管线和居民住宅楼，对环境保护的要求极高。

图1 上海日月光中心广场剖面示意

2 共建基坑产生差异沉降的原因分析[1-3]

在基坑施工中，沉降一直是伴随从基坑开挖至结构施工封顶的问题，如何有效地控制建筑物的沉降量，是国内外许多学者和工程技术人员都在思考和研究的课题。究其原因，主要有：由于主体建筑的自重太大，导致地基承载不足，产生沉降问题；降水施工过多导致地基含水量过低，土质产生沙化，地基产生下沉而引起建筑沉降；相邻建筑的沉降不同，导致建筑的差异沉降等。

在本次共建基坑工程的施工中，将轨道交通地下车站与大型建筑的地下室合体共建，虽具有较大的集约型优势，但由于上海的土层具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低渗透性、低强度等特点，共建基坑周边土体在上部高层建筑物的影响下极易对地铁站体和区间隧道造成较大的拖带沉降影响，而共建的地下室大底板又往往是一体化设计的，上部高层建筑产生的沉降将会随着结构体系变形和周边土体沉降进而对地铁设施造成明显的影响。而且由于共建基坑往往是2 个甚至2 个以上的相邻基坑，在结构施工完成后，主体建筑之间相互连接在一起，由于体量不一，彼此沉降不同导致产生差异沉降的可能较大。

3 共建工程施工中产生差异沉降的几种情况

在共建基坑工程中，由于是多个工程一同开发施工，至少有2 个或2 个以上的基坑同时存在，彼此之间或是对周边可能都有一定的影响，相邻基坑之间差异沉降的影响尤甚，以本工程为例，就有以下几种可能产生差异沉降的情况。

3.1 相邻基坑间的差异沉降

在轨道交通打浦桥车站与日月光中心工程中，地下站的基坑斜穿过大基坑，与整个建筑大基坑紧密结合。但地下站的基坑和大基坑的沉降又是不同的，在基坑开挖阶段可能还不是很明显，在之后的结构施工时，当地下站结构和大基坑主体建筑物结构的连接交互完成后，随着时间的推移，其节点处的变形可能就会愈发的明显。因此，对连接节点部位进行特殊处理是有必要的，否则各基坑相互之间的差异沉降很可能会破坏已完成的结构和阻碍待建结构的施工。

3.2 同一基坑内的差异沉降

本工程的地下车站基坑由于工期安排不同，其端头井结构先完成，标准段结构后做。因此在施工地铁标准段结构时的沉降量与已完成的端头井的结构的沉降量是不同的，因此在封堵墙连接节点处极易产生差异沉降现象。对此部位的连接节点进行分析研究，从而设计出相应的防护措施十分必要。因为在新建高层建筑物的沉降影响下，基坑周边土体的沉降很容易对轨交地下站产生较大的附加拖带沉降影响。

3.3 轨交地下站基坑与地铁隧道与待建基坑间的差异沉降

轨交地下站基坑和地铁隧道须穿过待建基坑的底部，由于地下站基坑或是隧道本来就会对周边的土体产生一定的影响，加之待建基坑开挖后也可能会对基坑周边的土体产生影响。若2 个基坑（或是隧道与基坑）相邻，可能就会彼此产生一定影响，如地铁隧道就可能会引起待建基坑的沉降，对诸如此类的可能都要进行分析研究，在施工前进行有效的预防措施也是十分必要的。

4 共建基坑施工中对差异沉降的控制措施[4-6]

结合以往经验和本工程的特点，我们认为：

超深轨道交通车站围护的建设一定要突破原有的独立车站狭长基坑以单向对撑为主围护模式，在充分考虑地铁功能和超深车站施工特点的基础上，研究与之相适应的基坑群与轨交共建的新支撑体系。

同时，通过研究轨道交通建设与地下空间及整个地块开发在工序、流程、进度上的矛盾，找出相对应的解决方案。在兼顾两种不同类型项目的各自建设特点基础上，寻求基坑群与车站建设上统一，在结构受力、建筑功能与防水等方面制定措施，从而建立基坑群与轨交共建施工组织体系和技术体系。

在具体的地铁车站站体、大体量商业地下室以及上部的高层建筑共同设计施工时，控制差异沉降的思路首先是尽可能控制高层塔楼的沉降量。这是由于此类与地铁车站共建的综合体项目往往占地面积较大，其上部建筑层数一般都较多，即使在采取了加大桩径、加长桩长、选择较好的持力层、加多桩数、桩端后注浆等措施后，高层建筑的沉降量仍然要超出地铁工程沉降控制值的2 倍或者更多，该沉降量会通过结构体系以及周边土体的沉降进而对地铁车站站体产生相应的附加拖带沉降，其影响将超出地铁工程要求的沉降控制值的上限。因此，在采取了相应控制措施应对高层塔楼沉降后，仍需要采取其他措施来减小地铁站体的附加沉降量。本工程共建基坑的差异沉降控制措施具体如下：

4.1 主楼承压桩优化，以减少主楼沉降

本工程A、B、C三幢主楼桩基均采用钻孔灌注桩，桩径为850 mm，钻孔深度72 m，有效桩长55 m，桩端持力层位于地质第⑨层土。桩平面布置采用梅花形间隔满堂布置，桩间距2 550 mm。桩端采用后注浆技术，注浆目的主要为进一步减少主楼沉降，对桩底沉渣先用水泥浆进行固结，注浆采用双管注浆。

注浆的主要方法是在桩身中预埋置2 根Φ33.5 mm×3.25 mm黑铁注浆管，注浆管固定在钢筋笼主筋上，注浆管采用螺纹丝扣连接，一端向上伸至地面以上0.2 m，另一端向下应超过桩端0.5 m，成桩后5～24 h内应清水劈通注浆管，使注浆管保持通畅，注浆应在混凝土强度达到70％后（一般7～10 d）进行，注浆时应保持低压慢速，压浆水泥采用P.O 32.5水泥，并经磨细处理，水灰比控制在0.5～0.6。终止压浆条件以注浆量控制为主，注浆压力为辅。注浆量暂定为2 t水泥用量。

4.2 地铁车站底板下采用沉降调节桩，以控制主楼沉降对地铁车站的拖带作用

车站主体下方共设Φ700 mm钻孔灌注桩708 根，桩顶标高水平为－19.92 m（地面以下14.42 m），桩长30 m，桩底标高－49.92 m（地面以下54.42 m），位于地质第⑦1层土中。这些桩作为车站受周边基坑沉降或上浮对其产生拖带作用时调节使用，可有效降低共建基坑结构使用阶段的差异沉降问题。

4.3 相邻基坑间差异沉降的控制处理措施

共建工程中，轨交地下站基坑与大基坑连接处的连接部位是容易产生差异沉降的部位，故在这些部位设置后浇带来割断轨交地下站结构和大基坑结构，确保在产生差异沉降后不会对两个基坑的结构产生大的影响，在完成大基坑顶板与轨交地下站结构后，确认两者连接部位的沉降量不会再发生较大的变化后再将后浇带封闭。

4.4 同一基坑内差异沉降的处理控制措施

在轨交地下站基坑内，由于工期不同而造成轨交地下车站内部2 个先后完成的基坑结构的连接部位产生一定的沉降。我们在这些部位同样设置后浇带来进行保护措施，确保在产生差异沉降后不会对轨交地下站的两个基坑结构产生较大的影响。在完成整个轨交地下站基坑结构后，待两者连接部位的沉降量不再发生较大的变化后再将后浇带封闭。