上海陆家嘴金融贸易区联合发展有限公司 上海 200120
摘要：根据张江科学城副中心项目周围环境、地质条件、现场进度等各方面因素，考虑基坑分区、围护结构选取、基坑加固、支撑及栈桥的设置，结合自身的一些思考及想法可为类似环境下的工程提供借鉴。
关键词：基坑围护 加固 支撑
1.建筑概况
张江科学城副中心项目位于上海浦东新区，其中核心区规划范围0.87平方公里。核心区北至川杨河，西至哥白尼路，东、南毗邻华夏中路高架和中环线高架，共分为16个地块进行建设，运营地铁13号从整个地块中间穿过，56、57地块位于核心区中部，拟建海科路以南，拟建学林路以东，中科路以北，紧邻上海地铁13号线学林路站。地块总用地面积43793m2（其中56号地块26541 m2，57号地块17252 m2），地上建筑面积约317168 m2，地下建筑面积约156193 m2。本工程由大型酒店、商务办公楼及相关配套商业建筑组成，地上拟建3幢高层建筑：其中56区块规划100m酒店塔楼及160m办公塔楼；57区块规划高320m的1#办公楼。56、57地块及中间规划会堂路作为大基坑共同开发。
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图1
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2.基坑工程概况
本项目基坑开挖总面积约51783 m2，分为11个区先后交叉施工。其中，A1~A6区均设三层地下室，基坑开挖深度约15.7~16.1m；本项目160m办公楼、320m的办公楼、100m大型酒店分别位于A1、A3、A5区，三幢塔楼区域挖深分别为17.4m、18.4m、18.7m；邻近地铁13号线运营隧道的B1~B5区设两层地下室，基坑开挖深度约12.6m。
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图3：场地总平图
3.周边环境
本工程场地目前为荒地，场地西侧为张江研创园，基坑与园区内建筑物最小距离为25m；场地南侧为已运营的地铁13号线学林路站及其区间隧道，该隧道埋深约10~13m，本项目与之最小距离为15m；场地北侧为在建科学会堂。
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图4：基坑与13号隧道区间位置关系
4.地质条件
场地现以空地为主，场地北部有积水。拟建场地地势较为平坦，勘察期间测得地面标高一般在3.76m～5.05m左右，平均标高约4.5m，本设计地表标高取4.5m。场地土层分布有以下两点对设计影响较大：
a. 本工程场地内第③~⑤3层土为高含水量、高压缩性、低强度的软弱粘性土；
b. 场地内第⑤2、⑤3层为微承压水层，第⑦、⑨层为承压水层
5.工程难点
本项目属于在地铁上方建造超高层综合体项目，基坑规模庞大、地质条件复杂、超高层工期紧张，具体设计难点如下：
1. 南侧紧邻已运营轨道交通13号线区间隧道，大面积深开挖对隧道保护难度较大；
2. 项目工期紧张，需对常规基坑施工工况进行优化，以保证地下室以及超高层塔楼较快回筑完成；
3. 施工场地紧张，设计中需考虑施工过程中基坑出土及吊装施工便利性；
4. 邻近的75地块、58地块等地块基坑与本项目基坑同期施工，存在群坑分批开挖工况，分区筹划、降水等设计过程中需充分考虑群坑效应以减小群坑开挖对地铁影响。
其中地铁保护方面，根据上海市市政工程管理局“沪市市政法（94）第854号文”，由于深基坑、高楼桩基、降水、堆载等各种卸载和加载的建筑活动对地铁工程设施的综合影响限度，必须符合以下标准：
1）在地铁工程（外边线）两侧的邻近3米范围内不能进行任何工程。
2）地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量≤ 20mm。（包括各种加载和卸载的最终位移量）。
3）隧道变形曲线的曲率半径R≥ 15，000m。
4）相对弯曲≤ 1/2500。
5）由于建筑物垂直荷载（包括基础地下室）及降水、注浆等施工因素而引起的地铁隧道外壁附加荷载≤ 20kPa。
为保护地铁设施，基坑变形控制要求也非常严格，地铁侧环境保护等级均为一级，具体变形控制要求如下：
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图5基坑保护等级
由于本项目为地铁上方建造超高层综合体项目，并且设计难度较大，针对以上设计难点，本项目分别在基坑分区、围护结构、基坑加固、支撑及栈桥等方面进行重点设计以保障项目顺利进行。以下将总结设计过程中一些思考，以供未来相关项目参考。
6.基坑分区方案思考
6.1如何保证超高层进度
经研究筹划将本工程基坑分为11个区独立交叉、先后施工。其中塔楼结构施工是本工程的关键路线，为保证施工进度，三幢塔楼分别设置在A1、A3、A5区。160m办公楼及320m办公楼所在A1、A3区最先施工；A1区施工完成后施工160m酒店塔楼所在A5区。基于“基坑开挖、塔楼先行”的思路，保障本项目三幢塔楼的工期。
6.2高层施工情况下，地铁保护
为控制基坑开挖对周边环境的影响，并且考虑群坑效应对已运营地铁隧道的影响，基坑南侧分为B1~B5共5个小区，各小区为两层地下室，开挖深度为12.6m，小区基坑边长不超过60m。
本基坑东侧58地块基坑同期施工，为考虑群坑效应，邻近58地块A4、A6区基坑边长控制在100m上下。
6.3通过开挖工况交叉以加快基坑施工进度
传统围护设计中，中隔墙先开挖侧B0板（地下室顶板）达到设计强度后才能开挖后开挖侧。若采用传统开挖工况，A区开挖顺序如下：
1、先开挖A1区和A3区；
2、待A1区和A3区地下室顶板回筑完成并达到设计强度后，开挖A4区、A5区；
3、待A4区和A5区地下室顶板回筑完成并达到设计强度后，开挖A2区、A6区；
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图6传统开挖工况
由于本项目工期非常紧张，若顶板开挖完成后再开挖后开挖侧，很难满足进度节点要求，为此对开挖工况进行调整以加快地下室回筑速度。
设计单位针对相邻基坑分区的开挖提供两套方案。方案一：中隔墙先开挖侧底板达到设计强度后，再开挖后开挖侧；方案二：中隔墙先开挖侧B2板达到设计强度后，再开挖后开挖侧。其中方案一中先开挖侧需设置刀片墙以策安全。施工单位可依据实际施工组织及工期要求选取开挖方案
具体分区筹划如下：
1.先开挖A1区和A3区；
2.待A1区B2板回筑完成并达到设计强度后，开挖A5区；
3.待A3区B1板回筑完成并达到设计强度后，开挖A4区；
4.待A4区和A5区地下室底板（方案一）或B2板（方案二）回筑完成并达到设计强度后，开挖A2区、A6区；
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图7中隔墙交叉工况区域
7.围护结构的选取
7.1地墙深度及厚度选取
由于本项目地质条件复杂，场地遍布⑤2、⑤3层微承压水层，为隔断该承压水层，整个基坑外围设置1m厚45m深地下墙，该地墙下部存在4~10m构造段。
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图8围护结构平面示意图
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表一：围护结构类型
7.2地墙地墙止水帷幕选取
由于基坑南侧邻近地铁隧道及同期施工的其他基坑，本基坑南侧邻地铁100m范围内设置45m超深三轴搅拌桩槽壁加固，三轴搅拌桩作为止水帷幕同45m深地墙一道隔断微承压水层，作为“双保险”保障运营隧道安全。
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图9 槽壁加固平面示意图
7.3基坑加固
为保护地铁，B1~B5区采用满堂加固+抽条加固，满堂加固范围为第三道支撑底至坑底以下10m，抽条加固范围为第二道支撑底至坑底以下10m；A1~A6区基坑邻近地铁侧采用10m宽裙边加固+抽条加固，裙边加固范围为第三道支撑底至坑底以下6.7m，抽条加固范围为第二道支撑底至坑底以下6.7m；
对于邻地铁侧三轴搅拌桩单桩水泥掺量需通过试验确定且>20%以上，28天无侧限抗压强度≥1.2Mpa。
本项目塔楼区局部深坑较多，落深较大，为保障开挖局部深坑安全。对于坑内相对大底板超过1.5m的局部深坑，采用Φ1000三重管高压旋喷桩深坑边坡加固 + Φ1000三重管高压旋喷桩深坑封底加固，加固深度不小于局部深坑落深2倍。
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图10
8.支撑及栈桥思考
为保障塔楼施工节点，塔楼核心筒需在不拆撑的情况下率先回筑施工。
为此支撑布置需考虑以下两点：
支撑布置尽量避开塔楼核心筒结构；
当支撑无法避开塔楼核心筒结构时，可在支撑中预埋型钢，当塔楼回筑到支撑位置时，可先凿除穿核心筒位置支撑预留型钢外围混凝土；
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图11
支撑设计中，第二道支撑与B1板间保持一定距离，此时可以保证在第二道支撑不拆除条件下回筑B1板。
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图12
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图13
相比于拆第二道支撑做B1板，在B1板达到设计强度后，同时拆除第一、二道支撑，可节省拆一道支撑的时间；
由于先开挖侧第二道支撑保留，后开挖侧开挖过程中，B2板无需设置斜抛撑，节约了工期及造价。
结束语：
在地铁上方建造超高层综合体时，既要考虑地铁保护又有考虑超高层塔楼施工工期要求，分区筹划及开挖工况中需综合考虑工期及地铁保护；围护结构及止水帷幕需综合考虑地铁保护的要求，中隔墙设计需满足交叉工况要求，本文通过简单描述，讲解了如何在复杂条件下对基坑围护相关问题的解决及相关数据，可对类似工程提供相应参考。
参考文献：
[1]罗钦桥.某大型深基坑支护选型及施工技术探讨［J］.福建建材，2013（53）：142…
[2]黎洪昆.高层建筑深基坑支护施工技术探讨［J］.居舍，2018（13）：43