明珠线二期宜山路车站标准段基坑施工技术

1 / 9明珠线二期宜山路车站标准段基坑施工技术摘 要 明珠线二期宜山路车站为换乘枢纽中的后建车站，标准段区域深基坑的环境保护要求高，施条件复杂，由于在基坑施工过程中采用了多种施工技术，并充分利用了时空效应原理和信息化管理手段，从而取得了较好的施工效果。关键词 车站施工 深基坑 半逆筑法 环境保护1 工程概况明珠线二期宜山路站是明珠线二期工程的临时终点站，也是与明珠线一期、R4 线的换乘枢纽站。车站全长61779m，分为南端井、穿越段、标准段、北端井、存车段五大部分，其中标准段长 314m(分为 12 段)，宽重32202m(见图 1)。车站基坑围护采用 800mm 地下连续墙，基坑开挖深度为 17m。标准段为单柱双跨钢筋混攫土框架，局部加宽处为双柱三跨结构；顶板厚 900mm，中楼板厚550mm，底板厚 1 000mm，内衬厚 350mm。图 1 车站标准段基坑平面示意图2 周边环境及地质水文条件21 周边环境2 / 9车站标准段西侧的明珠一期工程基础采用 PHC 桩(桩径为 06m，桩长 45m)分为 3 节，第 1、2 节接头均在基坑深度范围内。地下墙外边线距车站承台最近距离仅 27m。根据地铁运营公司提出的明珠一期运营要求，桥墩沉降的最大允许值为 1cm，差异沉降最大允许值仅为 2mm。东侧有 14 栋 7 层楼民宅(混合结构)，其中 10 栋民宅基础为条形基础，埋深 2m，条形基础下为 14m 深的搅拌桩(加固地基)，距基坑 0276m；另 4 栋为半地下室的箱形基础，距基坑 34m。这些距离很近的 7 层楼房年代久远，结构整体性差，差异沉降稍大即可造成房屋结构的破坏；况且这些楼房中，除了距离最近的 3 栋楼(图 1 阴影部分)中的居民已搬迁外，其余的均未搬迁。由于周边的建(构)筑物距离基坑很近，导致标准段区域东侧无施工道路，西侧也有将近 150m 的位置没有施工道路。22 地质水文条件场区范围内工程地质及水文地质复杂，主要为第层淤泥质粉质粘土(含水量 42)，第1 层淤泥质粘土(含水量515)和第11 层粘土层，地下水位高，常年平均水位在 05m 左右。3 基坑开挖施工方案的优化和实施31 施工方案的优化3 / 9原施工方案为顾筑法施工，基坑采用满堂搅拌桩地基加固，设置 5 道钢支撑。为保护邻近的多栋 7 层民房和明珠线一期宜山路车站及其运营区间，根据上海地区基坑工程的长期实践，证实了逆筑法施工或半逆筑法施工对减小围护结构变形有很大作用。因此，我们考虑用逆筑法或半逆筑法代替常规的顾筑开挖，但逆筑楼板，从开始施工到达到强度时需要比较长的时间，时效性远不如钢支撑，故必须采取一些技术措施来减小施工时围护结构的变形。经过反复的理论计算和听取专家意见，我们决定在施工难度最大的标准段采取下列技术措施：将第一道钢支撑改为钢筋混凝土支撑，支撑位置抬高到与地面平齐，这样可以大大减小浅部开挖时周围浅基础结构的沉降；同时结合混凝土支撑构筑了架空施工便道，也解决了场地不足的问题。(2)由顾筑法改为半逆筑法施工，即在中楼板下设置支承中楼板的立柱桩，并利用原设计的楼梯孔作为暗挖出土孔。(3)为减小楼板施工时围护结构的变形，施工时先在中楼板下设置 1 道钢支撑(第四道钢支撑)，然后再浇筑中楼板。(4)在中楼板、底板以下分别采用抽条震冲注浆加固，以减少浇筑中楼板和底板时的基坑位移。4 / 932 优化方案的实施基坑开挖前先抽条开挖出第一道支撑位置，在素混凝土底模上浇筑第一道钢筋混凝土支撑，然后开挖至第四道钢支撑位置，浇筑临时素混凝土垫层。在垫层上搭设短排架，施工中楼板，待中楼板达到设计强度后，开挖中楼板以下土体，将第四道支撑下移到第五道支撑位置，再开挖直至设计基底深度，施工底板，逆筑站台层侧墙，最后将站厅层侧墙和顶板一次浇筑完成(见图 2)。 图 2 半逆筑法施工剖面图为进一步优化、细化施工工艺，确保方案能够安全、优质、快速地实施，采取的具体措施有：(1)基坑开挖分段(以设计分段为准)、分层、分单元实施，在每段开挖完成后立即浇筑 300mm 素混凝土垫层和底板；分层开挖以设计支撑位置顶部为层高，钢支撑全部抽槽安装。本工程东侧是高架，西侧是民宅，按“二十二条”要求，基坑两侧均必须留土堤护壁。(3)采用小型液压挖掘机在基坑内开挖、水平驳送，KH-180 履带吊在基坑中部取土，垂直运输；小型挖掘机也可以直接抽槽开挖，为抽槽设置支撑创造了条件。5 / 9(4)以 6m 为一个单元开挖后立即安装对应的 2 根支撑，并同时施加预应力。自开始开挖起至支撑安装完毕的时间均控制在 12 小时内，一般作业安排夜间 8 点开始挖土，至次日凌晨 4 点挖土结束8 点前应施加预应力完毕，预应力均达设计轴力的 70，并要求复加预应力。设置稳定可靠的支承立柱桩，随着基坑的开挖，随时监测立柱桩的回弹，并及时调整立柱桩与支撑的抱箍、楔子。采用适度降水措施。由于逆筑法施工作业空间狭小，支撑安装后挖掘机往往无法作业。为不使开挖与支撑安装发生冲突，延误支撑安装，因此将中楼板构筑前已经支撑到位的第四道下落形成第五道支撑，从而保证作业高度，并且采用自出土孔向外侧退行挖掘，抽槽安装支撑后应回填土方的方法。这样铺设钢跑板后，挖掘机可以在中楼板下自由行走，保证了土方的水平运输。中楼板以下土方开挖见图 3。4 施工监测41 东侧建筑物的沉降监测以具有代表性的混 7A 楼房 2 组监测点(测点布置见图 1)为例进行分析，混 7A 位于标 8 段，其中 F184 点是距离围护墙(04m)最近的监测点，F185 点距离围护墙6 / 934m；F188 点距离基坑最远(302m)。图 4 是基坑开挖过程中 F188 组的实测沉降曲线，图 5 是基坑开挖过程中 F184组的实测沉降曲线。从图 4、5 中可以看到，基坑围护结构位移过程分为 4 个阶段：中楼板以上顾筑开挖(至第四道支撑)、中楼板制作养护、中楼板以下暗挖施工、底板浇筑及后期沉降。F184 一边墙体最大沉降为 976mm，差异沉降为709mm，差异沉降率为 025；F185 一边墙体最大沉降为 618mm，差异沉降为 184mm，差异沉降率为007；房屋对角的差异沉降分别为 542mm 和346mm，有一定不均匀沉降。图 6 为 7 层民房的沉降曲线和地下墙位移图。42 西侧明珠线一期宜山路车站的沉降监测图 7 为明珠线一期宜山路车站的沉降曲线。位于标 2 段的 F142、F172(见图 1)为车站南侧同截面上的两点，其中 F142 距离基坑围护墙仅为 27m。从图 7 中可以看出：随着基坑的开挖，车站开始沉降，但自中楼板7 / 9浇筑以后，沉降趋缓；中楼板以下开挖时各监测点的沉降斜率，均小于中楼板以上开挖时的沉降斜率，最大沉降为566mm，差异沉降为 284mm，差异沉降率仅为014；车站对角的差异沉降分别为 396mm 和 07mm，相对于约 200m 长的车站是很小的。与距离相近的民房测点F185 点相比(F185 最终沉降 618mm)，沉降量更小，这是因为明珠线一期宜山路车站的桩基形式较民房的桩基形式好的缘故。43 实测数据的分析从以上监测数据的整理中，初步总结出下列规律：(1)沉降过程可分为 4 个阶段：中楼板以上顾筑开挖(至第四道支撑)；中楼板制作养护；中楼板以下暗挖施工；底板浇筑及后期沉降。那么可以发现几乎所有的监测断面均反映为“两急两缓” ，即、阶段沉降发展较为迅速，、阶段较为平缓，底板浇筑后周边建筑物沉降即趋于稳定。(2)一般明挖法基坑随着开挖深度的加大，沉降速率会逐渐加大，而在半逆筑法施工的区段、阶段的沉降速率相差并不大，甚至多次出现阶段沉降速率反而小的情况。这一点正证明了中楼板对控制位移有强有力的支撑作用，逆筑法施工阶段产生的沉降比顾筑阶段和中楼板构筑阶段更小。 8 / 9(3)所有测点在中楼板施工阶段沉降变化均较小，最大变化值约 2mm，有些测点只有 1mm 左右，这说明事先分层地基加固、预设钢支撑的措施对控制中楼板施工阶段基坑位移取得了很好的效果。基坑开挖的早期，由于条形复合基础具有一定刚性，房屋沉降主要表现为整体、均匀沉降，随着开挖深度的加大，差异沉降逐渐加大。因此，在以后类似工程中，对基坑开挖的后期，应高度重视差异沉降的发展。(5)大部分监测数据表明，居民楼沉降的基本规律是离基坑越近，沉降就越大，图 6 中显示的“马鞍状”沉降分布，则是居民楼另一侧顶管工程施工与本工程基坑开挖沉降叠加的结果。施工过程始终安全、顺利，邻近建筑构物未发生任何实质性的沉降问题，证明了总体方案是非常成功的。5 结 语根据以往的施工经验，类