跨越运营地铁上方的浅基坑工程快速施工技术

徐一博

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

随着我国城市建设的发展，城市化进程的加快，城市核心区域的建筑逐渐进入更新换代的阶段。在城市已建成地铁附近的建设工程不断增加，导致诸多建筑工程邻近、紧贴地铁区间，甚至位于地铁区间的正上方。位于地铁正上方的工程，对建筑施工单位提出了巨大的考验。在该类工程施工过程中，必须严格控制开挖、施工速度，并且严格控制基坑、地铁的变形[1-6]。本文以上海市静安大中里46号地块项目为例，研究跨越运营地铁上方的浅基坑工程快速施工技术，以期为今后类似工程提供借鉴。

1 工程概况

上海市静安大中里46号地块项目（以下简称“46号地块”）基坑东侧、南侧分别为青海路和吴江路，基坑北侧为南京西路，西侧为石门一路，场地内拟建1层和3层的休闲商业广场（含剧院），总建筑面积58 460 m2，无地下室。1层建筑范围采用天然地基基础，3层建筑范围均采用灌注桩基础。46号地块位于上海轨道交通2号线（以下简称“轨交2号线”）隧道正上方，运营中的轨交2号线隧道从场地东西方向穿越基坑，隧道顶距离基坑底板4.0～5.0 m（图1）。区间隧道直径6.2 m，管壁厚度350 mm，隧道顶埋深约9.0 m，位于基坑下方的区间隧道长约100 m。

图1 46号地块建筑与轨交2号线位置示意

2 运营地铁上方浅基坑开挖

46号地块位于运营中的轨交2号线的正上方，因此在施工过程中，对基坑变形控制的要求极高。地铁监护方要求，基坑范围内墙体最大水平位移不超过12 mm，坑外最大地表沉降不超过10 mm，同时坑底最大隆起不超过10 mm。根据周边环境保护要求以及基坑开挖深度，46号地块基坑安全等级为三级，环境保护等级为一级，如何实现地铁上方浅基坑工程的快速施工是46号地块基坑变形控制的关键。

46号地块基坑面积约为4 300 m2，针对地铁监护方7 h完成从开挖至混凝土浇筑的要求，需对整个基坑进行分块，难点在于确定基坑的分块原则。同时，46号地块下方为运营中的轨交2号线，对地铁的保护要求较高，因此采用了坑内土体全加固的方式。在土体加固施工期间，土体加固的水泥掺量达到了土体总质量的42%，如何对高度加固的土体进行合理有效的开挖也是难点之一。

2.1基坑挖土分块的设计与优化

46号地块面积按照开挖深度分为2个分区：深基础范围（A区）基坑开挖深度3.95～4.55 m，面积约3 810 m2，采用明挖顺作施工，围护结构采用φ850 mm的SMW工法桩，内插H型钢（隔一插一）；浅基础范围（B区）基础面积约350 m2，开挖深度1.55 m，采用放坡开挖，放坡坡度控制在1∶1。B区挖深较浅，对下卧隧道影响较小，原设计方案考虑B区后作，但因场地狭窄，先施工B区可为A区施工提供必要的施工场地。B区根据设计挖土分块划分为6个区域先行施工，每个挖土分块面积约为60 m2（图2），顺序挖土并施工结构底板，至西侧SMW围护桩时，底板与其留置一段距离并设置传力带以确保水平力可靠传递。待A区底板结构完成后拆除部分围护桩，再补最后一段底板。

图2 B区挖土及底板分块流程

A区单块从挖土至底板浇筑完成原则上应控制在7 h以内，但原挖土分块设计面积均为100 m2左右，导致单块施工时间为10 h左右，对地铁隆沉变形控制极为不利。同时，原对撑区域挖土顺序不利于对撑的及时形成。因此，在与设计单位协调后，将A区基坑按照非运营中地铁正上方、运营中地铁正上方的不同要求进行优化分区，并且确保每块底板均与2根工程桩相连：

1）先施工运营隧道正上方分块，再施工非运营隧道正上方分块。

2）位于隧道正上方的每分块底板施工时，两端须与工程桩连接，共同抵抗隧道的上浮。在门式结构形成前，应有必要的压重措施预防地铁上浮，一般考虑采用砂袋压重，预先放置于现场。

3）分块应便于及时形成对撑及斜抛撑，单块隧道上方分块面积不大于60 m2。

2.2基于分块开挖快速施工的场地布置优化

在原施工方案中，开挖流程为先A区后B区，场地出入口开设在B区两侧，南北向各分布1个，较影响场内通行及场地利用效率，因此在分块调整后，优先施工B区，在B区底板完成后施工A区。

整体施工场地布置根据A区优化后的基坑分块进行，在分块调整后，A区基坑整体施工顺序自西向东进行，且先施工完成的B区作为对撑区域施工阶段的钢筋笼预制场地，同时在抛撑区域南侧暂借吴江路部分道路充当材料堆场。为便于通行，将场地出入口调整为东西向各1个，以满足基坑快速施工的场地面积和车辆通行要求。

2.3浅基坑开挖的施工工艺

基坑施工须在地铁停运后，在地铁监护部门指定的时段内进行施工，各分块从土方开挖到浇筑完毕须控制在7 h内（每天23时至次日6时）。根据快速施工要求，确定46号地块基本施工流程如下：钢筋笼预制→土体开挖→桩头凿除→垫层铺设→预制钢筋笼吊装→模板及预留钢筋绑扎、预埋螺栓放置→混凝土浇筑。

在土方开挖阶段，安排2台挖机进入工作面，每台挖土机械每小时挖土不小于35 m3，控制在3 h内完成土方开挖。开挖施工时，各开挖区的边界采用3∶1放坡开挖。

土方开挖至设计标高后，进行桩头凿除。开挖前根据合理分块原则，将每分块内的工程桩控制在3～5根。开挖后根据挖土进度和施工操作面及时安排人工打凿，凿桩控制在2 h内完成。在桩头处理完成后，立刻进行小应变施工，判断此桩非三、四类桩后，即可进行后续工序施工。

钢筋绑扎完成、验收完毕后，立即安排混凝土浇筑。运营地铁隧道正上方每分块底板混凝土量控制在65 m3，将安排2台汽车泵浇筑，约1 h完成。为节省时间，汽车泵预先停于现场就位，混凝土车辆预先安排发车，确保及时进行混凝土浇筑。

3 基于微变形控制要求的基坑对撑

46号地块下方为运营中的轨交2号线区间隧道，对基坑支撑轴力控制精度要求较高，对撑区域采用钢支撑轴力自动补偿系统控制变形。

为加快施工速度，钢支撑先在地面上预拼装到设计长度后采用整体四点起吊，并在校正钢支撑两个端头后安装液压变形调整系统。在钢支撑拆除阶段，拆除单根支撑杆时，先释放支撑应力，松开活络端，然后从两端往中间方向分段拆，以两个竖向支承点之间的杆件为一段，拆卸下法兰连接螺栓，然后将该段吊出基坑。

4 地铁上方混凝土结构快速施工

按照地铁监护方的要求，需在7 h内完成从土体开挖至混凝土浇筑的步序，对施工效率要求较高。为此，结合工程项目实际情况，46号项目专门进行了同环境，同规模，同工艺的单块基础“单块非原位试验”——针对每道工序分别试验。试验数据表明，基础单块底板在7 h内无法完成，须采取施工措施压缩工序时间，保证在规定的7 h内完成单块底板施工。因此，必须针对46号地块项目在地铁上方施工的特点，针对性地对其结构施工方案进行调整。

为了达到结构快速施工的目的，46号地块技术人员与参建各方单位以及地铁监护单位人员多次讨论可行的方案，最终总结了2道工序的快速施工方案，即垫层快速施工方案和底板快速施工方案。

4.1垫层快速施工方案

挖土完成后，根据设计及地铁监护方的要求，对底板垫层浇筑实施以下2种不同的施工工艺，以达到经济性与高效性的统一：非运营地铁隧道正上方区域在挖土完成后浇筑混凝土垫层，随后进行底板施工；运营地铁隧道正上方区域在挖土完成后，铺设碎石及20 kg/m3的EPS板作为垫层，随后进行底板施工。

4.2底板快速施工方案

在施工过程中，如果底板钢筋采用人工绑扎施工，将根据分块的操作面安排劳动力，确保2 h完成钢筋绑扎。但是运营地铁隧道正上方底板施工时间仅为7 h，如采用人工绑扎，钢筋绑扎作业面不利于过多的劳动力投入，并且人工劳动力往往存在钢筋绑扎问题、施工质量问题等，易导致进度延后。因此，46号地块在施工过程中采用了工业化预制钢筋笼铺设底板钢筋。

46号地块项目最终采用钢筋笼工业化预制就位施工技术后，底板预制钢筋笼根据分块要求预先制作，避免了现场钢筋绑扎。一方面，从支护结构刚度出发，控制基坑变形；另一方面，从提高底板工业化建造程度，从而加快底板封闭角度出发，控制地铁隧道上浮。同时，提出了预制钢筋笼的节点无缝连接工艺，确保了基坑底板的整体工作性能，成功将底板模板施工时间控制在1 h；在钢筋绑扎施工时，边施工边验收钢筋，尽可能不占用施工时间。

5 地铁区间变形控制情况

46号地块在运营中的轨交2号线正上方的复杂环境浅基坑施工中，采取了一系列行之有效的基坑保护措施，确保了基坑如期、安全地开挖完成，较好地控制了基坑变形。地铁监测数据表明，轨交2号线在基坑开挖阶段产生的最大变形为12 mm，最大不均匀隆沉为10 mm；地表最大沉降9.3 mm，较好地实现了微变形控制。

6 结语

46号地块项目在施工过程中，针对运营地铁上方浅基坑施工的特点、难点，提出了基于微变形控制要求跨越运营地铁的浅基坑工程快速施工技术。结合工程特点，从施工场布优化、地铁上方浅基坑开挖、基于微变形控制要求的基坑支撑以及地铁上方混凝土结构快速施工等方面，确保了施工分块达到安全、合理、限时开挖的设计效果，同时也保证了支撑、底板施工等后续工序的方便快速进行，有效进行了地铁上方施工过程中的基坑变形控制，在施工条件受限的情况下完成了工程任务。项目实施过程中达到了高效、环保、安全的要求，总结的经验可供同类型地铁上方的施工工程参考。