上海凯栋建筑装潢工程有限公司 上海 201206
摘要：基于某市政道路地下通道基坑开挖实际工况，分析复杂工况下市政道路地下通道开挖施工难点。分析表明针对地下通道基坑开挖周边距离文物保护建筑民宅和轨道交通高线桥梁距离较近的施工工况，从施工安全和经济方面考虑，随着地下通道的由浅到深，采用重力式挡墙、SMW工法桩、钻孔灌注桩等多种围护形式结合的施工技术；针对采用多种围护形式结合的复杂工况下施工重难点问题，制定相应的围护变形控制措施、坑底隆起变形控制措施、坑外地表沉降控制措施。
关键词：复杂工况；地下通道基坑开挖；围护变形；坑底隆起；地表沉降
随着城市发展基础设施的不断完善，市政道路的建设往往会碰到周边建/构筑物及重要管线，会对周边既有建筑物及环境造成不可避免的影响，因此在市政地下结构施工中对周边既有建筑物各管线的保护非常重要。国内学者针对市政道路地下通道开挖对周边既有建筑物影响的研究及相关施工保护措施已经做了相关的有益探索，提出了一些看法和建议。本文通过分析实际工程施工过程各工序的难点及优化措施，总结了如何在保证施工安全、周边环境安全的基础上，通过设计优化、方案优化以达到施工进度和经济效果，对类似工程设计与施工具有一定的指导意义。
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1.工程概况
本工程是浦东新区外高桥森兰中区商业地块地下环路与周边市政道路连通的重要通道，根据总体设计，森兰中区商业地块在地下二层规划了一条交通环路将各地块串联在一起，使得各地块车位互补、沟通便利，并且优化了区域地面交通，环路出入口直达城市干道洲海路及张杨北路，与城市交通顺畅对接。本工程拟建地下通道出入口共有四条，概况如下表1所示：
表1：地下通道情况表
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本工程四个地下通道，其中4号通道距离地铁最近，开挖深度最大，地铁保护要求最高，施工情况最为复杂。勘察报告显示在50m深度范围内均为第四系沉积物，主要由饱和粘性土、粉性土组成。在正常分布区范围内土层从上至下依次为：①杂填土；②粉质粘土；③淤泥质粉质粘土；③j粘质粉土；③淤泥质粉质黏土；④淤泥质粘土；⑤1-1粘土；⑤1-2粉质粘土；⑥粉质粘土；⑦1砂质粉土；⑦2砂质粉土。
表2 地层分布一览表
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2.原方案缺点分析
2.1原设计基坑围护概况：本工程涉及四个地下通道，以情况最复杂的地下通道四为例，地下通道为长条形基坑，基坑带弧形，尺寸约为150米*13.5米，开挖深度0.7米至11.96米，局部落深14.26米。根据基坑深度及周边环境情况不同采用不同的围护形式，基坑深度在0.7米~3.0米采用三轴重力式挡墙，基坑深度在3.0米以上部分北侧（靠地铁一侧）采用钻孔灌注桩加三轴搅拌桩止水帷幕的形式，南侧采用SMW工法桩形式，坑底加固采用双轴搅拌桩进行裙边加抽条的方式，同时在坑内设置了两条三轴搅拌桩止水帷幕用作坑内止水，基坑围护及支撑情况详见图2。
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图2：通道四围护图
2.2原基坑开挖方案：根据围护设计，深坑部分采用的坑底加固形式并未将坑底封堵，同时坑内的两道三轴止水帷幕将整个基坑分为三部分。为了保证坑内降水的效果，原方案将基坑以两道止水帷幕为界限分为三个分段来实施（见图3），顺序为①→②→③。第①段内按深度不同分别设置了四道支撑和三道支撑，按照“先撑后挖、不得超挖”的原则，在统一挖除表层土并完成第一道钢筋砼支撑后（见图3），开始实施第①段土方开挖工作，第一层挖至深坑区域第一道钢支撑底部同时为保证“不得超挖”原则，并不挖除浅区的第一道钢支撑（见图3），待完成深坑区域的第一道钢支撑之后开挖第二层土方至深坑区第二道钢支撑下同时将浅区第一道支撑下土方一并挖除后实施深坑区的第二道钢支撑及浅区的第一道钢支撑（见图3），依次循环钢支撑施工和土方开挖穿插流水作业直至坑底，浇筑垫层并施工地道结构。
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图3：原方案基坑开挖图示
2.3方案可优化分析：按照原方案开挖，虽然常规也可行，但是在施工过程中会有很大的缺点：首先由于需要保留坑内止水帷幕使坑内封闭，分阶段施工需要增加多级放坡，多级放坡会增加坑底施工的危险性，特别是上海地区地质情况不佳且降雨较多，对于边坡的影响较大。其次第②段的施工需等到第①段结构底板完成且坑底封闭后实施，虽然第③段较浅且只有一道支撑可以与第②段一并实施，但是土方机械和钢支撑施工班组会重复进场，会导致成本增加和工期增加。且分段施工作业底板不能连续浇筑，影响接缝处地下结构防水性能。
通过分析原方案工期长、基坑变形控制难度大，大概率会造成轨道交通变形超过报警值。
3.原方案的优化措施
3.1围护设计方案优化：为了保证项目的进度、安全性及不影响轨道交通的正常运行，首先考虑优化原设计方案，将深坑部分原来的裙边加抽条加固更改为满堂加固，同时在浅坑底未封闭区域增加一个真空深井降低浅坑区域水位（见图4），弱化坑内三轴止水帷幕的重要性，可保证基坑连续施工。
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图4：围护方案优化图示
3.2基坑施工方案优化：将整个长条基坑按照一个整体实施，每层土方以支撑道数为分界线划分为三个流水段（见图5）。
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图5：土方分块优化示意图
基坑开挖表层土完成后第一道钢砼支撑与原方案一致，随后第一层土方开挖至第一段第一道钢支撑底部，完成后施工第一道钢支撑的同时，在挖土深度不超过第一段的同时将第二段、第三段的土方挖除。第二层采用类似的流水作业方式，依次挖除和施工第一段第二道钢支撑和第二段第一道钢支撑，因为整个基坑深度逐渐变浅，同时每道支撑间距在3米左右，可以只放一级坡。随后依次挖除每层土方直至坑底施工底板结构（见图6）。
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图6：方案优化后基坑开挖图示
3.3方案优化调整的主要优点有几下几点：
①解决了多级放坡的安全隐患，因为每到支撑间距在3米左右，并且开挖的每层土方厚度越到浅埋段越小，所以施工过程中只需要放一道横坡，大大减小了施工的危险性。
②各工序衔接更加流畅，因为每层土方分阶段一次性挖除，减少了重复进场作业，在综合考虑四个地下通道出入口流水作业的情况下，更加提高了施工作业效率。
③保证底板连续浇筑的质量，优化后的方案较少了底板分段，使底板连续浇筑更容易实施，减少了接缝处理保证了结构质量。
④工作面更大便于施工，跟原方案相比，各工序的施工作业面更大，穿插施工的影响更小，同时因为打通了浅埋段使得现场材料运输变得更加方便，减少了吊运材料的次数更加经济。
⑤由于坑底满堂加固和施工进度加快，缩短了施工对轨道交通运行的影响，最终轨交高架立柱沉降控制在了1cm以内，未达到报警值。
4.结语
市政道路地下通道基坑工程在城市建设中普遍存在，而地下通道基坑围护工程是基础工程施工中的要点，尤其是复杂工况地下通道施工会对周边邻近既有建筑物造成不可避免的影响。所以需要我们在施工前应当全面分析地下通道基坑工程的重难点及研究制定有效措施，预防可能发生各类应急情况，并结合施工项目周边的环境来综合考虑常规方案的可行性及优化空间，以便于选出更加针对具体项目的方案。通过方案优化来达到降低施工风险、节省施工成本、加快施工进度的目的，
参考文献：
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