行业要闻

 

摘 要：在上海轨交 3 号线西站厅改建项目中，拟建的地下室工程离开轨交 1 号线和轨交 3、4 号线轨道路面段水平距离几乎为 0。由于紧贴多条地铁线，施工难度非常之大。为此，通过采用 MJS工法桩施工、结构非连续性围护设计与施工，和在有压力水的情况下隔地下室结构进行止水桩施工等新型施工技术，不仅确保了地铁轨道变形控制在安全范围内，而且保证地下室工程顺利完工。

关键词：基坑工程 紧贴地铁线 非连续性围护体 MJS工法桩 止水桩

 

      上海轨道交通3 号线西站厅改造工程为 1 层地下室改建工程，位于铁路上海站北广场。其基坑开挖深度 7.05 m，面积约 3 700 m²，平面形状为长方形，东西长 73 m、南北宽54 m。

      本工程周边环境较复杂：基坑东侧紧贴轨交 1 号线隧道，南侧紧邻轨交 3、4 号线上海站站房及部分路面段轨道基础；西、北两侧为施工中的上海新客站北广场综合交通枢纽工程基坑（以下简称交通枢纽工程）。

      本工程为先拆后建工程，基坑内既有站房地下结构及地面出入口需要拆除。其结构建于 1994 年，为地下 1 层，未设桩基。原地下站房的东侧墙与轨交 1 号线西侧地墙紧邻，仅以油毛毡相隔；原地下站房的南侧墙与轨交 3 号线站房地下室北侧墙紧邻（图 1）。

      a）与本工程一墙之隔的轨交 1 号、3 号、4 号线 3 条轨道线日运送旅客超过 220 万人次，是城市的交通运输命脉，必须确保其安全运营。而西、北侧紧邻地下室结构的工程于本工程开工前已进行基坑挖土施工，这造成了本工程开始施工前，基坑南侧轨交 3、4 号线路面段基础已产生沉降。如在本工程施工过程中不采取可靠的设计、施工措施，地铁轨道基础变形量极易超出允许值，影响地铁安全运行，造成极大的社会负面影响。

      b）拟建新地下室南侧由于原站房地下室外墙与轨交3、4 号线上海站站房地下室结构外墙紧贴，在不事先破除原站房地下室结构的情况下，已没有空间施工基坑围护结构（图 1），而破除原地下室结构，需要有效的基坑围护、支撑体系，所以给此部位的基坑围护设计提出了一个很难解决的问题。

      c）原三叶眼镜市场地下室区域在地质勘探期间原地下室结构底板上开设钻探孔时，曾出现大量有压力地下水从底板下涌出，且携带大量泥砂，造成周边水土流失的状况，严重影响临近地铁轨道地基安全。故在原地下室区域各类桩基施工时，如果没有制定怎样在有压力地下水存在的情况下进行桩基施工，以防止周边水土流失，将会对轨交3、4 号线路面段轨道造成严重的基础下方水土流失。

 

      轨交 3 号线上海站西站厅改建工程基坑的西、北两侧均为上海火车站北广场交通枢纽工程基坑的围护墙，其结构形式为厚 800 mm的地下连续墙，而基坑东侧围护墙利用轨交 1 号线隧道厚 650 mm的地下连续墙，故在基坑围护设计时，我们考虑利用原地下连续墙作为本基坑东、西、北三侧的围护墙；南侧由于原三叶眼镜市场地下室紧贴轨交3、4 号线上海站站房，3、4 号线轨道路面段几乎与基坑边 0距离，因此在最初设计院进行围护设计时，由于没有空间进行围护结构施工，故无法形成设计方案。

      通过与建设单位、施工单位和设计单位反复研讨，我们最终确定如下围护设计方案：保留部分原地下室底板、顶板、外墙板作为基坑开挖面以上的挡土结构，利用基坑内混凝土支撑与之相连，形成基坑开挖面上有效的挡土结构，同时在地下室底板下方设置水泥土旋喷桩，作为基坑开挖面以下的止水、挡土结构，以此解决没有空间进行围护体施工的难题（图 2）。

      由于几乎是在地铁基础的正下方施工高压旋喷桩，极易使地铁基础产生隆起现象，造成地铁钢轨脱节，影响地铁安全运行。通过参建各方的集思广益，我们确定采用在当时建筑市场上新开发的一种旋喷压力可控的水泥土旋喷桩施工工艺———MJS水泥土搅拌桩。MJS工法配备了位于高压喷射枪端头的排泥吸嘴与能测量地层内压力的传感器，也就是地层内压力的调控装置与强制性排泥装置，这样可使深处排泥和地层内压力得到合理的控制，使地层内压力稳定，减小了地层变形，从而很好地解决高压旋喷桩施工时造成的地面土体隆起问题。

      根据地质勘测报告，本工程基坑第②₃层灰色砂质粉土为潜水主要含水层，厚度达 8 m左右，含水量丰富，其渗透系数达 6.0×10^{- 4}cm/s 。由于眼镜市场为 1 层地下室，地下室底板作为不透水层，使潜水在此区域形成了有压力的承压水，地质勘探期间，BJ6 勘探孔在地下室施工开孔时就有大量地下水涌出，并携带大量泥沙。考虑到大量地下水渗出可能影响邻近的轨道交通，其余的 4 个勘探孔无法施工。

同样，在施工既有三叶眼镜市场地下室 MJS工法桩、高压旋喷桩时，存在底板开孔后出现地下水大量涌出，造成周边水土流失，影响轨道交通安全的问题，无法进行成桩作业，所以必须采取措施加以解决。

      经小组集思广益，最终确定在该地下室区域进行 MJS工法桩、高压旋喷桩施工时，采用将底板下水压释放至封闭的钢套管内，以提高地下水水头的方式平衡水压。钢套管设置采用在结构底板上 2 次机械开孔的方式，保证开孔设置钢套管时尽量减少地下水涌出。具体施工方案（图 3）如下：顶板开孔→在底板上开设深 350 mm的孔→埋设高 500 mm带法兰的钢管，管壁四周用快硬水泥作止水添堵→管内再次钻孔，钻透底板及垫层→立即将上部钢管，通过法兰与下部钢管法兰连接→从管顶注水至地坪面标高→钻机在顶板上将桩基钻头伸入钢管内进行成桩施工。

      基坑南侧轨交 3、4 号线轨道路面段在本工程施工前，因临近项目地下工程施工，轨道基础已有一定量的沉降，通过施工前参建各方对围护设计方案存在的各类问题进行充分讨论并形成改良方案和针对性措施，使基坑围护在施工时遇到的问题都得到顺利解决。

      经对地铁轨道基础沉降和地铁隧道和站房结构完整性的监测，地铁轨道基础沉降值在 2 cm的允许范围内，隧道及站房结构均无破损。