"江門建聲聲學材料有限公司”作為中國大陸項目的管理中心于2006年初成立。北京，上海，廣州辦事處也相繼成立?！敖ㄖ晫W”成功地開發了一支由經驗豐富的銷售代表和知識淵博的工程師組成的強大隊伍。在香港，建筑聲學有限公司作為據點服務于當地和澳門市場。
北京，上海和廣州辦事處相繼成立以應付這兩個地區的大陸項目，這兩個地區許多資源被利用于不同的項目。其中上海大中里改造項目工程也是我們公司的項目之一。以下是上海大中里改造項目資料，資料來源于基礎工程網。

運營地鐵隧道上方的基坑工程施工及隔振技術的應用

　　摘要：上海大中里項目工程的46#地塊北部樓工程位于運營中的軌交2號線南京西路至人民廣場區間隧道正上方，基坑挖土深度最深處達4.55 m。根據設計計算分析，若不采取特殊的設計、施工措施，施工過程中引起的隧道變形，將會嚴重影響地鐵的安全運營。針對該情況，參建各方從設計、施工、隔震和監測等各方面進行了分析、研究和實施，既取得了良好的工程實效，又確保了地鐵運營隧道的安全。
　　關鍵詞：地鐵隧道；基坑開挖；變形；分塊開挖；CDM-CHR-BOX隔振器

　　1工程概況
　　1.1工程總體概況
　　上海市靜安區40#和46#地塊（俗稱“大中里改造工程”）綜合發展項目位于上海靜安區繁華的南京西路商圈。一條吳江路將本工程分為南區（40#地塊）和北區（46#地塊）2個地塊，其中40#地塊緊鄰軌道交通13#線南京西路站，46#地塊范圍內有軌道交通2號線運營區間（南京西路站至人民廣場站）隧道從場地東西方向穿越。本工程擬在46#地塊內、軌道交通2號線正上方建造1～3層的休閑商業廣場式上蓋工程，見下圖1。

圖1 46#地塊項目效果圖

　　1.2基坑工程概況
　　46#地塊面積約4300m²，其中深基礎范圍（A區）基坑開挖深度3.95～4.55m，面積約3810m²，圍護結構采用SMW工法樁；淺基礎范圍（B區）基礎面積約350m²，開挖深度1.55m。

6號獨立基礎下敦平面圖

　　1.3與軌交2號線運營隧道關系
　　本工程46#地塊內有運營的軌道交通2號線隧道從場地東西方向穿越。區間隧道Φ6.2m，管壁厚350mm，隧道頂埋深約9.0m，基坑開挖深度為3.95～4.55m，基礎底板底面距離運營隧道頂約4.45m，位于基坑下方的區間隧道長度約為100m。

　　2地質及水文情況
　　2.1工程地質情況
　　根據本工程勘察報告，地塊60.30m深度范圍內，均為第四紀松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土以及砂土組成。場地為古河道切割區，第⑥層缺失，第⑤層厚度較厚，第⑦層上部受切割，層頂稍有起伏。
　　2.2水文及不良土質情況
　　場地內地下水類型主要為松散巖類孔隙水，對本工程有影響的地下水類型可分為潛水和承壓水。地下水埋深一般為1.10～1.40m，上海市年平均水位埋深為0.5～0.7m，本工程設計中采用地下水位0.5m；（微）承壓水主要分布于第⑤2層粉土及第⑦2層粉砂層中。由于46#地塊基坑開挖深度較淺，經設計驗算基坑開挖期間不需要降微承壓水或承壓水，僅需降潛水。場地內老建筑物基礎、地下障礙物較多，對施工有一定的影響。

　　3工程特點及難點
　　3.1周邊環境特殊、復雜
　　本工程坐落在上海著名的南京西路商業圈，場地內有運營的軌道交通2號線區間隧道（上、下行線）從東西方向穿越，且基坑底距離隧道頂僅有4.8m。場地內留有未拆除的解放前人防地下室，且分布較廣，周邊地下管線錯綜復雜，給施工帶來了較多困難，增大了技術難度及風險性。
　　3.2隧道保護要求高
　　根據《上海市地鐵沿線建筑施工保護地鐵技術管理暫行規定》等要求，為確保運營隧道的安全運行，施工中須按如下變形控制指標進行保護。
　?。╝）兩軌道橫向高差＜4mm，軌向偏差和高低差最大尺度值＜4mm/10m。
　?。╞）地鐵結構最終絕對沉降、隆起值和水平位移值＜10mm，施工引起的地鐵結構變形＜0.5mm/d。變形曲線的曲率半徑R≥15000m，結構相對彎曲≤1/2500，隧道收斂日變化量＜2mm，結構最終收斂變化值＜10mm。
　?。╟）報警值：監測值超過日指標或總變形控制量的1/2時立即報警。
　?。╠）隧道上方堆載不超過0.8m高土方等障礙物，嚴格控制堆載。
　　3.3基坑周邊地面沉降控制要求高
　　根據場地周圍環境的要求，基坑周邊地表沉降應控制在10mm以內，管線的報警位移控制在6mm以內。由于本工程位于運營地鐵隧道上方，環境保護控制的關鍵在于控制坑底土體隆起值，因此基坑開挖階段坑底土體隆起值須控制在10mm內。
　　3.4基坑變形控制要求高
　　設計要求施工中須嚴格控制基坑變形值，控制標準為：基坑北側墻體的水平位移≤12mm；坑外地表沉降≤10mm；坑底最大隆起≤10mm。
　　3.5噪聲控制及監測要求高
　　由于地處鬧市區，距離周圍居民區較近，施工噪聲、揚塵控制是一大難點。同時按地鐵監護管理部門要求，隧道以上的基礎施工只能在晚間地鐵停運的時間段內施工，且須加強對施工和隧道的監測，尤其是隧道頂部和兩側的土體加固施工和樁基開挖施工，這也增加了設計、施工和監測的難度。

　　4設計和施工保護措施
　　針對以上工程難、特點及要求，本工程在前期策劃及施工籌劃中通過采取一系列的技術措施，以控制地鐵隧道及基坑、建筑物的變形和安全。
　　4.1設計保護措施
　　在本工程的基坑評審中專家就圍護設計提出了意見和建議，圍護及結構設計單位按專家意見進行了技術調整。
　　4.1.1坑內滿堂加固，控制隧道變形
　　A區基坑采用明挖順作施工，圍護結構采用Φ850mmSMW工法樁，內插700mm×300mm×13mm×21mm的H型鋼（隔一插一），SMW工法樁樁長12m，內插型鋼不拔除。A區基坑采用SMW三軸攪拌樁滿堂加固，其中在軌交2號線隧道中間及兩側的加固深度均達到地鐵區間隧道的底部以下6m，形成“門”式加固?？觾取伴T”式加固體與工程樁共同作用，以控制基坑卸載回彈變形。采用滿堂加固后，基坑開挖期間不進行降水，減少抽水對土層的擾動影響。B區由于開挖深度較淺，采用1∶1的放坡開挖。
　　4.1.2超長鉆孔灌注樁，控制建筑工后沉降
　　本工程橫跨軌道交通2號線運營隧道，對地鐵的附加沉降及附加壓力控制非常嚴格，為控制建筑工后沉降及合理選擇樁基的持力層，設計考慮采用Φ850mm鉆孔灌注樁，樁基持力層選擇為第⑨層，有效樁長71.10m。
　　4.1.3分塊、限時開挖，及時澆筑、壓載
　　考慮到地鐵保護的要求，設計要求施工中先開挖施工A區（挖深3.95～4.55m），再開挖施工B區（挖深1.55m），以減少一次性開挖卸載對下臥運營隧道的影響。其中A區設計為36個分塊，B區分6塊（圖3），要求A區底板完成并達到強度后再開挖B區，同時基坑開挖及底板施工時遵循分塊、限時開挖、及時澆筑底板并壓載的總原則，快速卸載再壓載以控制地鐵隧道的隆起變形。

圖3　分塊開挖平面布置

　　A區基坑施工要求在軌道交通2號線停運期間的6h內（23：00至次日6：00）完成各分塊的土方開挖到底板澆筑等工序。利用時空效應原理，盡量縮短卸載及加載時間，嚴格控制基坑隆起，防止基坑下方地鐵隧道變形開裂。4.1.4設置隔震系統本工程建造1層和3層的休閑商業廣場，包括劇院，加之地處軌道交通2號線運營隧道正上方，在軌道交通線路運營過程中，可能會對一定范圍的建筑物產生振動，考慮到地鐵上方商業的特殊性，工程設計單位采用在柱下獨立基礎的上、下柱墩間加設高700mm的隔振層，通過設置隔振系統來減輕地鐵運營時對建筑物產生的振動和噪聲影響。
　　4.2施工技術保護措施
　　4.2.1地下障礙物清除保護措施
　　本工程地下障礙物為解放前地下人防結構，埋深近5m，下臥運營隧道較淺，僅8m多，若采取大開挖勢必導致隧道上方卸載后上浮變形，且大量的振動鑿除也不利隧道變形控制，施工中綜合考慮各種設備的優缺點，最終選擇全回轉CD機進行清障，采用Φ1200m鋼套管，進行“梅花樁”布置，套管到達深度后，由履帶式起重機吊住CD機配套沖抓抓斗，使抓斗伸入套管內取出障礙物，清除人防底板，之后采用5%水泥土進行管道內回填施工。如此施工，共成孔755孔，變形控制穩定，無報警產生，有效地控制了周邊管線、隧道的沉降變形。
　　4.2.2土體加固
　　根據Winkler地基模型理論，如果對基坑底部及隧道周邊土體進行加固，可以提高土體的抗剪強度指標，增大地基土的基床系數，從而減少隧道變形。
　　按“門”式加固設計的要求，地基加固中地鐵隧道側按先近后遠、先深后淺的原則組織施工，最貼近隧道側的加固在地鐵列車停運后實施。攪拌樁施工順序嚴格采用分段“跳打施工法”，以有利于消減因在SMW注漿時所產生的對地鐵隧道的擠土效應。施工中根據設計及地鐵監護單位要求，在地塊內隧道外側進行SMW工法樁非原位試驗，試驗取3組并分別在1.5m和3m位置處布設土體測斜管，通過試驗優化施工參數，以減少SMW成樁施工的擠土影響，最終試驗監測數據表明，距離樁心3.0m處測孔實測數據變形峰值滿足設計要求。
　　4.2.3鉆孔灌注樁施工
　　本工程樁基設計143根Φ850mm、強度等級為C35的抗拔樁，有效樁長71.10m，樁端進入⑨層土，單樁承載力設計值為4200kN，并采用樁端后注漿處理。
　　按地鐵技術審查意見“樁基必須待加固完成后施工，加固體以下單樁施工時間應嚴格控制在12h內。應在遠離隧道的位置先進行試樁，優化施工參數，確保臨近地鐵的樁基施工穩定性及時間要求”。施工中，先采用普通工程鉆機（GPS-10）進行鉆孔灌注樁施工，經多次試樁均難以滿足加固體以下12h要求，后經過多方溝通及對現有的施工工藝優化，最終采用全液壓循環鉆機（SP30），增加一定的措施來確保成樁時間滿足地鐵監護的要求。
　　4.2.4分區分塊施工
　　在底板施工過程中，分區分塊合理與否直接影響開挖過程中坑底的隆起程度，分塊既不能過大也不能過小，過大易導致每次開挖隆起過大，分塊過小易導致工期拖延，不利于快速施工。
　　施工中由業主牽頭設計、施工和地鐵監護管理部門召開專題會議，最終確定：2號線運營隧道上方范圍內的底板分2個階段實施，劃分成多個3m×21m的小塊分塊施工，即按地鐵監護的要求每個分塊面積控制在90m²內，共計分了59塊施工塊。每一施工塊必須保證隧道兩側至少各有1根灌注樁與底板可靠連接，與底板共同抗浮。平面單次挖土寬度原則上不超過3m，局部視隧道變形情況調整挖土寬度。
　　隧道上方土體開挖及結構施工均安排在夜間列車停運至次日凌晨列車恢復運行的時間段內進行，整個過程控制在7h（23：00至次日06：00）內完成。要求各工序間必須銜接緊密，減少工序搭接時間，為下道工序創造時間優勢。施工中每塊挖土、鑿樁、檢測時間控制在3.5h以內，鋪蓋3cm碎石墊層、10cmEPS板和2cm九夾模板、底板鋼筋吊裝（1500kN履帶吊）及立模板的時間在3.5h內，驗收及混凝土澆筑控制在1.5h內，施工中各工序穿插進行，總用時控制在7h內。后一幅底板鋼筋與前一幅底板鋼筋之間的連接的搭接段采取現場綁扎、焊接。
　　4.2.5施工監測
　　除上述措施外，對隧道進行全方位監控也是十分必要的技術保證措施。為確保運營地鐵隧道的安全，施工中業主委托了第三方及地鐵專業監測單位對地鐵隧道尤其是軌交2號線隧道的變形進行了監測，采用自動化程度和精度較高的儀器進行即時監測，高危施工單元進行要點施工。
　　4.2.6隔振器安裝本工程采用在柱下獨立基礎的上、下柱墩間加設700mm的隔振層，施工招標中經多方比選，最終確定采用由比利時CDM廠生產的CDM-CHR-BOX隔振器，該隔振器主要安裝流程分成四部分，即前期準備、下柱墩施工、安裝CDM-CHR-BOX及上柱墩施工。
　?。╝）在分塊底板筏板下柱墩基礎澆筑前安裝Φ30mmGD-Q345插筋，插筋向下的錨固長度及出板面的高度須滿足設計要求。
　?。╞）筏板混凝土達到設計強度后，對下柱墩進行澆筑，同時須確保錨筋的水平定位誤差在3mm內，相鄰2個下柱墩間的誤差控制在±5mm內。
　?。╟）待混凝土達到強度后拆模，用防水膠紙包裹鋼筋螺紋部分，在四周表面鋪設厚20mmC40強度以上混凝土自流平層，然后根據圖紙安裝CDM-CHR-BOX隔振器。
　　（d）CDM-CHR-BOX隔振器安裝后，鋪設頂部厚10mm的預制鋼板，緊固后對各組彈簧的頂部10mm鋼板進行水平檢測，確保誤差控制在±2mm內，然后進行模板施工、鋼筋綁扎及上柱墩混凝土澆筑。CDM-CHR-BOX隔振器的剖面見圖4。

圖4　CDM-CHR-BOX隔振器剖面

　　5監測結果分析
　　本工程整個基坑施工過程中，按有關規定實施了第三方監測及第四方地鐵安全影響專項監測。根據檢測報告，上、下行線部分隆沉值及收斂值的日變量、累計變量監測數據超過+0.5mm/d及5mm報警值，隧道呈壓扁的橢圓形變形。
　　為防止隧道變形進一步加大，施工單位及時調整施工方案，通過合理安排施工分塊、工序、進度，尤其在開挖過程中通過控制挖土時間、預先鋪設碎石、EPS板及模板、預制底板鋼筋籠吊裝、每分塊底板鋼筋采用機械連接、及時澆筑混凝土及回壓等措施，最終有效控制了運營中地鐵隧道結構變形。

　　6結語
　　在運營地鐵隧道正上方、鬧市區復雜的地理環境下，建造1～3層的商業建筑存在很大的風險。本工程在實施過程中，通過采取合理科學的工藝和技術措施，借鑒和引進國內外優秀成熟的隔振技術，對關鍵工序進行深入的研究和試驗，較為順利地完成了建設任務，過程中地鐵隧道各項監測變形量均在控制之內，確保了地鐵隧道的安全運營，也為類似工程的設計、施工和管理提供了良好的借鑒。

作者：張偉
轉自：《建筑施工》