上海軌道交通Ｍ8線ⅠＣ標施工技術摘 要 敘述上海軌道交通8號線ⅠＣ標工程的周圍環境、施工方案、施工技術,尤其對基坑的圍護形式、開挖過程作較詳細介紹。在地質條件差,周邊環境復雜的情況下,采用了多種施工技術,通過信息化管理,充分利用時空效應,使800ｍ長的ⅠＣ標工程取得了較好的施工效果。關鍵詞 基坑施工 圍護結構 環境保護 施工監測1工程概況 上海軌道交通8號線ⅠＣ標工程位于中原路上,南起開魯路車站,北至國偉路,橫跨殷行路、開魯路,沿中原路呈南北向布置。全長800ｍ,包括開魯路站折返段(Ａ1軸～開魯路站22軸)和殷行路出入段(里程ＲＤＫ0+223～ＲＤＫ0+725)。 開魯路站折返段(Ｄ1～Ｄ13)結構長298ｍ,基坑開挖深度為14ｍ、寬11～16ｍ。出入段包括暗埋段(Ｒ1～Ｒ13)和敞開段(01～07),暗埋段結構長22ｍ,基坑開挖深度為7～14ｍ、寬10～14ｍ;敞開段結構長180ｍ,基坑開挖深度為0～7ｍ,寬10ｍ。 圍護形式有地下連續墻、ＳＭＷ工法、鉆孔樁和攪拌樁,見圖1。
2工程特點2.1地質條件差 8號線ⅠＣ標位于中原路上,中原路下原為河浜,浜底深3.8ｍ,浜填土成分復雜,性質極差;基坑開挖深度為14ｍ,此范圍內土層由②3層砂質粉土、③層淤泥質粉質粘土與④層淤泥質粘土層組成,②3層砂質粉土較松散、滲透性較好,在地下水滲流作用下易產生流沙、管涌現象;④層淤泥質粘土屬高靈敏度、高塑性軟土,易產生觸變、流變。2.2周圍環境復雜 工程周圍是大片居民小區,施工用地紅線緊貼居民的公房,而居民住宅多為多層磚混結構,基礎形式為條形基礎。基坑施工若變形過大,將直接影響周圍居民的生命和財產安全。 折返段和暗埋段基坑開挖深度為14ｍ,西側的圍護體距上水ＤＮ1000僅800ｍｍ,東側的圍護在2條平行管線之間施工,其中1條為埋深7ｍ的ＤＮ1500污水管,1條為埋深6ｍ的ＤＮ1800雨水管,兩管中心距為3.8～4ｍ,管子凈距2ｍ,兩管基礎凈距1.5ｍ。另有污水ＤＮ600、煤氣ＤＮ00、上水ＤＮ1000、上水ＤＮ300等4條管線橫跨基坑。2.3線路長、工期緊 800ｍ長的折返段和出入段為首先進行鋪軌的標段,為滿足鋪軌要求,必須在10個月內完成施工。 開魯路和中原路、殷行路和中原路的交叉口,交通繁忙、管線復雜,在施工全過程中,始終要保持中原路、殷行路、開魯路交通的通暢,為此,根據現場施工環境條件和管線搬遷情況,殷行路和開魯路在結構施工過程中必須經過2次道路翻交,因而工期十分緊。3施工方案優化 (1)分段選用合理的圍護結構。折返段(Ｄ6～Ｄ13)基坑寬16ｍ、開挖深度為14ｍ,西側圍護距ＤＮ1000自來水僅1ｍ,距2幢6層民房僅3ｍ,為配合管線翻交,折返段Ｄ8段采用蓋挖法,并將ＳＭＷ圍護改為地下連續墻圍護,既滿足了環境保護的要求,又提高了蓋挖法施工的安全系數。 (2)Ｄ1段中間設有污水泵房,為順作施工。因26ｍ深的ＳＭＷ圍護結構加上滿堂加固,對17ｍ的開挖深度是不夠的,為控制基坑變形,保護周邊環境,先開挖至14ｍ,施工Ｄ1段底板,待Ｄ1段底板達到一定強度后,再開挖至17ｍ,進行污水泵房施工。 (3)為縮短工期、節約成本,改變先拆除管線,后施工圍護結構的施工順序,而是將圍護結構外放1ｍ,先進行主體工程圍護施工,在開挖過程中,再將埋深7.5ｍ的ＤＮ1500污水管(位于中原路東側,與400ｍ長的線路水平位置重疊)進行清管,從而節省了開挖、回填、地基處理等施工步驟。4施工技術4.1圍護結構施工 (1)Ａ15軸(里程ＲＤＫ0+107.80)～開魯路車站21軸的圍護結構為600厚地下連續墻,深25ｍ,每幅5～6ｍ,采用液壓抓斗工法施工,護壁泥漿性能指標及配合比設計見表1、表2。 (2) 里程ＲＤＫ0+107.802～ＲＤＫ0+425圍護結構為 850ＳＭＷ攪拌樁,樁長有21、23、25、26.5、26ｍ5種,樁與樁之間搭接厚度為250ｍｍ,內插Ｈ700×300×13×24型鋼,型鋼中心間距為1200ｍｍ;里程ＲＤＫ0+521∽ＲＤＫ0+425為 650ＳＭＷ攪拌樁,樁長有17、19、21ｍ3種,樁之間搭接厚度為200ｍｍ,內插Ｈ500×200×10×16型鋼,型鋼中心間距為900ｍｍ。采用單向擠壓方式連續施工,漿液中水泥摻量為20%,供漿流量為240～260Ｌ/ｍｉｎ;攪拌速度為26ｒ/ｍｉｎ;提升速度為1.40～1.60ｍ/ｍｉｎ;下沉速度為0.93～1.25ｍ/ｍｉｎ。 為了管線搬遷和道路翻交,共設4堵封堵墻,其施工應穿插進行,施工中存在的冷縫處采取補攪素樁方案。為保證補樁效果,素樁與圍護樁搭接厚度約10ｃｍ。 (3)里程ＲＤＫ0+656～ＲＤＫ0+521圍護結構為鉆孔灌注樁,鉆孔灌注樁的外側為1排 700的深層攪拌樁隔水帷幕;里程ＲＤＫ0+521～ＲＤＫ0+697為4排 700深層攪拌樁重力式擋墻圍護,樁之間搭接為200ｍｍ。隔水帷幕及重力式擋墻由 700@500ｍｍ深層攪拌樁連接而成,攪拌樁水泥(325#普通硅酸鹽水泥)摻入量為13%,漿液由灰漿攪拌機制備,水灰比為0.5。 在隔水帷幕施工3～5ｄ后,進行內側灌注樁的施工。 600鉆孔灌注樁深9～14ｍ,間距700ｍｍ。鉆孔灌注樁施工成孔時,鉆機定位應準確、水平、穩固,鉆機回轉盤中心與樁中心的偏差<20ｍｍ。在成孔的過程中,鉆機塔架頭部滑輪組、回轉器和鉆桿應始終保持在同一鉛垂線上;注入孔口的泥漿比重≤1.15,漏斗粘度控制在18～22ｓ;排出孔口的泥漿比重≤1.3,漏斗粘度控制在20～26ｓ。4.2地基加固和井點降水 (1)采用雙軸攪拌樁對基坑底進行加固,因東側基坑內在8～9ｍ處有1根ＤＮ1500污水管,攪拌樁無法施工,改為旋噴樁加固。 (2)根據基坑開挖及基礎底板結構施工的要求,采用輕型井點和深井管井點疏干,經基坑底板穩定性驗算,共設置5口降壓井。4.3基坑開挖4.3.1開挖方案 根據管線搬遷、道路的翻交、場地條件、施工工藝、施工進度等情況,將800ｍ長的工程全線劃分為7個區域施工,開挖方案見表3。 圖2為蓋挖法頂板下土方開挖示意圖。4.3.2施工順序 (1)先施工五區(暗埋段Ｒ4～Ｒ8)ＳＭＷ,并在Ｒ4北端和Ｒ8南端各設1堵ＳＭＷ封堵墻,然后進行基坑開挖、結構施工; (2)開魯路第一階段管線搬遷后,施工七區(敞開段)鉆孔樁加隔水帷幕、四區(暗埋段Ｒ9～Ｒ13、折返段Ｄ1～Ｄ5)的ＳＭＷ、二區(Ｄ8)和一區(折返段Ｄ9～Ｄ13)的地下連續墻,進行地基加固(包括攪拌樁和旋噴樁),并在Ｄ5南端、Ｄ8北端、Ｄ13南端各設1堵ＳＭＷ封堵墻; (3)圍護完成后,先施工Ｄ8的頂板,再開挖四區(暗埋段Ｒ8～Ｒ13和折返段Ｄ1～Ｄ5)和一區(折返段Ｄ9～Ｄ1)基坑、結構施工; (4)Ｒ4和Ｄ8頂板完成后進行第二階段管線,最后施工三區(暗埋段Ｒ1～Ｒ3)的ＳＭＷ和六區(Ｄ6～Ｄ7)的地下連續墻,進行基坑開挖、結構施工。4.3.3基坑開挖注意事項 (1)為防止基坑因開挖放坡坡度過陡而產生縱向滑坡,故基坑綜合放坡坡度應控制在不陡于1∶3,較深部位需設中間平臺; (2)開挖深度在12ｍ左右時,應分4層放坡開挖;每一層平坡上布置一臺液壓挖掘機,接力將基坑底的泥土傳送至地面裝車運走; (3)應根據基坑的開挖深度和圍護的方式,設置2～4道鋼支撐( 580和 609);在施工便道上停放50ｔ履帶吊,配合支撐的吊放; (4) 基坑開挖時要做到:平面分層、豎向分段,先撐后挖、隨挖隨撐、快速開挖、快速支撐、快速封底。4.4 結構施工 (1)結構施工前要做好材料、設備和勞動力等各方面的準備工作; (2)基坑挖到設計標高后,一般要求在5天內完成底板澆搗工作; (3)底板施工完成后,割除深井降水管,作為結構施工期間臨時泄水孔; (4)澆搗內襯墻前,要對地下墻和接縫進行堵漏、鑿毛、清洗處理,在側墻與ＳＭＷ樁體間用油毛氈隔離。當滲漏量較大時,可注漿或引流處理滲水。堵漏材料要滿足具有延伸率大且能抵抗設計水壓,又和混凝土基面有較好粘結力要求,堵漏施工要簡單可行,但要精心操作; (5)頂板施工嚴格控制混凝土級配,加強混凝土施工管理,保證混凝土標號和抗滲指標符合設計要求,加強養護;做好誘導縫或施工縫; (6)有條件的情況下,及早回填覆土。圖3、4、5分別為敞開段、暗埋段、折返段的橫斷面示意圖。5施工監測 為了確保基坑開挖順利進行,按國家《建筑基坑工程技術規范》要求,根據環境和基坑具體情況選擇有代表性的部位布置測點,監測支撐軸力、墻體變形、沉降、建筑物傾斜率、基底回彈等,以反饋的監測數據指導施工。使工程紅線外的中原紀聯小區、開魯新村、中原新村、中原小學、東升中學和上海市楊浦區建設總公司等大量多層住宅和商業用房及中原路和殷行路下重要的 1400ｍｍ雨水管、 1500ｍｍ污水管、 900ｍｍ給水管以及36孔信息電纜等地下管線均得到保護。由于采取了跟蹤注漿加固措施,確保了一區西側2幢6層磚混結構民房的安全。 在基坑開挖過程中,監測到地下連續墻墻體最大位移為-19.5ｍｍ,ＳＭＷ圍護墻體最大位移為-17.6ｍｍ,建筑物最大傾斜率為2.3‰。6 結束語 上海軌道交通8號線ⅠＣ標于2004-06-24開工,在施工中采取了合理的技術措施,經過1年的努力,完成了土建施工,達到了施工期間對周圍環境影響較小、施工速度快、工期短、造價低的目的,取得了良好的社會效益和經濟效益。
2工程特點2.1地質條件差 8號線ⅠＣ標位于中原路上,中原路下原為河浜,浜底深3.8ｍ,浜填土成分復雜,性質極差;基坑開挖深度為14ｍ,此范圍內土層由②3層砂質粉土、③層淤泥質粉質粘土與④層淤泥質粘土層組成,②3層砂質粉土較松散、滲透性較好,在地下水滲流作用下易產生流沙、管涌現象;④層淤泥質粘土屬高靈敏度、高塑性軟土,易產生觸變、流變。2.2周圍環境復雜 工程周圍是大片居民小區,施工用地紅線緊貼居民的公房,而居民住宅多為多層磚混結構,基礎形式為條形基礎。基坑施工若變形過大,將直接影響周圍居民的生命和財產安全。 折返段和暗埋段基坑開挖深度為14ｍ,西側的圍護體距上水ＤＮ1000僅800ｍｍ,東側的圍護在2條平行管線之間施工,其中1條為埋深7ｍ的ＤＮ1500污水管,1條為埋深6ｍ的ＤＮ1800雨水管,兩管中心距為3.8～4ｍ,管子凈距2ｍ,兩管基礎凈距1.5ｍ。另有污水ＤＮ600、煤氣ＤＮ00、上水ＤＮ1000、上水ＤＮ300等4條管線橫跨基坑。2.3線路長、工期緊 800ｍ長的折返段和出入段為首先進行鋪軌的標段,為滿足鋪軌要求,必須在10個月內完成施工。 開魯路和中原路、殷行路和中原路的交叉口,交通繁忙、管線復雜,在施工全過程中,始終要保持中原路、殷行路、開魯路交通的通暢,為此,根據現場施工環境條件和管線搬遷情況,殷行路和開魯路在結構施工過程中必須經過2次道路翻交,因而工期十分緊。3施工方案優化 (1)分段選用合理的圍護結構。折返段(Ｄ6～Ｄ13)基坑寬16ｍ、開挖深度為14ｍ,西側圍護距ＤＮ1000自來水僅1ｍ,距2幢6層民房僅3ｍ,為配合管線翻交,折返段Ｄ8段采用蓋挖法,并將ＳＭＷ圍護改為地下連續墻圍護,既滿足了環境保護的要求,又提高了蓋挖法施工的安全系數。 (2)Ｄ1段中間設有污水泵房,為順作施工。因26ｍ深的ＳＭＷ圍護結構加上滿堂加固,對17ｍ的開挖深度是不夠的,為控制基坑變形,保護周邊環境,先開挖至14ｍ,施工Ｄ1段底板,待Ｄ1段底板達到一定強度后,再開挖至17ｍ,進行污水泵房施工。 (3)為縮短工期、節約成本,改變先拆除管線,后施工圍護結構的施工順序,而是將圍護結構外放1ｍ,先進行主體工程圍護施工,在開挖過程中,再將埋深7.5ｍ的ＤＮ1500污水管(位于中原路東側,與400ｍ長的線路水平位置重疊)進行清管,從而節省了開挖、回填、地基處理等施工步驟。4施工技術4.1圍護結構施工 (1)Ａ15軸(里程ＲＤＫ0+107.80)～開魯路車站21軸的圍護結構為600厚地下連續墻,深25ｍ,每幅5～6ｍ,采用液壓抓斗工法施工,護壁泥漿性能指標及配合比設計見表1、表2。 (2) 里程ＲＤＫ0+107.802～ＲＤＫ0+425圍護結構為 850ＳＭＷ攪拌樁,樁長有21、23、25、26.5、26ｍ5種,樁與樁之間搭接厚度為250ｍｍ,內插Ｈ700×300×13×24型鋼,型鋼中心間距為1200ｍｍ;里程ＲＤＫ0+521∽ＲＤＫ0+425為 650ＳＭＷ攪拌樁,樁長有17、19、21ｍ3種,樁之間搭接厚度為200ｍｍ,內插Ｈ500×200×10×16型鋼,型鋼中心間距為900ｍｍ。采用單向擠壓方式連續施工,漿液中水泥摻量為20%,供漿流量為240～260Ｌ/ｍｉｎ;攪拌速度為26ｒ/ｍｉｎ;提升速度為1.40～1.60ｍ/ｍｉｎ;下沉速度為0.93～1.25ｍ/ｍｉｎ。 為了管線搬遷和道路翻交,共設4堵封堵墻,其施工應穿插進行,施工中存在的冷縫處采取補攪素樁方案。為保證補樁效果,素樁與圍護樁搭接厚度約10ｃｍ。 (3)里程ＲＤＫ0+656～ＲＤＫ0+521圍護結構為鉆孔灌注樁,鉆孔灌注樁的外側為1排 700的深層攪拌樁隔水帷幕;里程ＲＤＫ0+521～ＲＤＫ0+697為4排 700深層攪拌樁重力式擋墻圍護,樁之間搭接為200ｍｍ。隔水帷幕及重力式擋墻由 700@500ｍｍ深層攪拌樁連接而成,攪拌樁水泥(325#普通硅酸鹽水泥)摻入量為13%,漿液由灰漿攪拌機制備,水灰比為0.5。 在隔水帷幕施工3～5ｄ后,進行內側灌注樁的施工。 600鉆孔灌注樁深9～14ｍ,間距700ｍｍ。鉆孔灌注樁施工成孔時,鉆機定位應準確、水平、穩固,鉆機回轉盤中心與樁中心的偏差<20ｍｍ。在成孔的過程中,鉆機塔架頭部滑輪組、回轉器和鉆桿應始終保持在同一鉛垂線上;注入孔口的泥漿比重≤1.15,漏斗粘度控制在18～22ｓ;排出孔口的泥漿比重≤1.3,漏斗粘度控制在20～26ｓ。4.2地基加固和井點降水 (1)采用雙軸攪拌樁對基坑底進行加固,因東側基坑內在8～9ｍ處有1根ＤＮ1500污水管,攪拌樁無法施工,改為旋噴樁加固。 (2)根據基坑開挖及基礎底板結構施工的要求,采用輕型井點和深井管井點疏干,經基坑底板穩定性驗算,共設置5口降壓井。4.3基坑開挖4.3.1開挖方案 根據管線搬遷、道路的翻交、場地條件、施工工藝、施工進度等情況,將800ｍ長的工程全線劃分為7個區域施工,開挖方案見表3。 圖2為蓋挖法頂板下土方開挖示意圖。4.3.2施工順序 (1)先施工五區(暗埋段Ｒ4～Ｒ8)ＳＭＷ,并在Ｒ4北端和Ｒ8南端各設1堵ＳＭＷ封堵墻,然后進行基坑開挖、結構施工; (2)開魯路第一階段管線搬遷后,施工七區(敞開段)鉆孔樁加隔水帷幕、四區(暗埋段Ｒ9～Ｒ13、折返段Ｄ1～Ｄ5)的ＳＭＷ、二區(Ｄ8)和一區(折返段Ｄ9～Ｄ13)的地下連續墻,進行地基加固(包括攪拌樁和旋噴樁),并在Ｄ5南端、Ｄ8北端、Ｄ13南端各設1堵ＳＭＷ封堵墻; (3)圍護完成后,先施工Ｄ8的頂板,再開挖四區(暗埋段Ｒ8～Ｒ13和折返段Ｄ1～Ｄ5)和一區(折返段Ｄ9～Ｄ1)基坑、結構施工; (4)Ｒ4和Ｄ8頂板完成后進行第二階段管線,最后施工三區(暗埋段Ｒ1～Ｒ3)的ＳＭＷ和六區(Ｄ6～Ｄ7)的地下連續墻,進行基坑開挖、結構施工。4.3.3基坑開挖注意事項 (1)為防止基坑因開挖放坡坡度過陡而產生縱向滑坡,故基坑綜合放坡坡度應控制在不陡于1∶3,較深部位需設中間平臺; (2)開挖深度在12ｍ左右時,應分4層放坡開挖;每一層平坡上布置一臺液壓挖掘機,接力將基坑底的泥土傳送至地面裝車運走; (3)應根據基坑的開挖深度和圍護的方式,設置2～4道鋼支撐( 580和 609);在施工便道上停放50ｔ履帶吊,配合支撐的吊放; (4) 基坑開挖時要做到:平面分層、豎向分段,先撐后挖、隨挖隨撐、快速開挖、快速支撐、快速封底。4.4 結構施工 (1)結構施工前要做好材料、設備和勞動力等各方面的準備工作; (2)基坑挖到設計標高后,一般要求在5天內完成底板澆搗工作; (3)底板施工完成后,割除深井降水管,作為結構施工期間臨時泄水孔; (4)澆搗內襯墻前,要對地下墻和接縫進行堵漏、鑿毛、清洗處理,在側墻與ＳＭＷ樁體間用油毛氈隔離。當滲漏量較大時,可注漿或引流處理滲水。堵漏材料要滿足具有延伸率大且能抵抗設計水壓,又和混凝土基面有較好粘結力要求,堵漏施工要簡單可行,但要精心操作; (5)頂板施工嚴格控制混凝土級配,加強混凝土施工管理,保證混凝土標號和抗滲指標符合設計要求,加強養護;做好誘導縫或施工縫; (6)有條件的情況下,及早回填覆土。圖3、4、5分別為敞開段、暗埋段、折返段的橫斷面示意圖。5施工監測 為了確保基坑開挖順利進行,按國家《建筑基坑工程技術規范》要求,根據環境和基坑具體情況選擇有代表性的部位布置測點,監測支撐軸力、墻體變形、沉降、建筑物傾斜率、基底回彈等,以反饋的監測數據指導施工。使工程紅線外的中原紀聯小區、開魯新村、中原新村、中原小學、東升中學和上海市楊浦區建設總公司等大量多層住宅和商業用房及中原路和殷行路下重要的 1400ｍｍ雨水管、 1500ｍｍ污水管、 900ｍｍ給水管以及36孔信息電纜等地下管線均得到保護。由于采取了跟蹤注漿加固措施,確保了一區西側2幢6層磚混結構民房的安全。 在基坑開挖過程中,監測到地下連續墻墻體最大位移為-19.5ｍｍ,ＳＭＷ圍護墻體最大位移為-17.6ｍｍ,建筑物最大傾斜率為2.3‰。6 結束語 上海軌道交通8號線ⅠＣ標于2004-06-24開工,在施工中采取了合理的技術措施,經過1年的努力,完成了土建施工,達到了施工期間對周圍環境影響較小、施工速度快、工期短、造價低的目的,取得了良好的社會效益和經濟效益。