上海市轨道交通旁220KV高压线下软土深基坑施工应用探析

张鹤 曹庆鑫 肖明武

中建宏达建筑有限公司 上海 200333

上海市普陀区真如社区，北至铜川路，南至南郑路，西至曹杨路，东至真华路，规划用地为E03-03地块。主要建筑功能为办公和商业。项目总用地面积约为41862m2，总建筑面积约429891.29m2，地上建筑面积约305651.85m2,地下3-4层，地下建筑面积约124239.44m2。拟建场地西侧紧邻轨道交通11号线，场地中部被轨道交通14号线穿过。工程场地西南侧存在220KV高压输电线路（西北东南走向）。高压线距离地面高度约32.6m，距离地块开挖边线最近约为9m。

1 工程概述

1.1 场地工程地质条件概况

1.1.1 工程地质条件

(1) 地形、地貌特征

本场地位于长江三角洲入海口东南前缘，地貌单元属滨海平原。根据调查、地形图及现场踏勘，拟建场地原为水产市场，现为空地，大部为混凝土地坪,局部为杂填土。场地内地势较平坦，勘察实测勘探孔孔口标高一般为3.62～4.39m 左右。

(2) 地基土的分布、构成与特征

根据岩土工程勘察资料显示：拟建场地地基基础影响深度范围内的地层均属第四纪全新世～中更新世长江三角洲滨海平原型沉积土层，主要由粘性土、粉性土以及砂土组成。按地基土层的成因类型、空间分布及土性特征，本次勘探深度范围内的土层自上而下分为13个主要层次。自上而下分别是：①1杂填土、①2浜底淤泥、②粉质粘土、③粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、④淤泥质粘土、⑤粘土、⑥粉质粘土、⑦1砂质粘土、⑦2粉砂、⑧1粉质粘土、⑧2砂质粉土夹粉质粘土、⑨1粉砂、⑨2粉砂、⑩粉质粘土、⑪砂质粘土、⑫粉质粘土夹粉砂、⑬粉砂。

1.1.2 场地水文地质条件

上海地区潜水水位埋深一般为地表下0.30～1.50m 左右，年平均水位埋深一般为0.50～0.70m 左右。对本工程基础设计和基坑施工有直接影响的为浅部土层中的潜水，其补给来源主要为大气降水与地表迳流。潜水位埋深随季节、气候、降水量、地表水、潮汐等因素而有所变化。本次勘察期间测得钻孔中稳定水位埋深约0.80～1.20m 左右，相应标高为2.52～3.39m 左右，平均标高2.89m。

1.2 地下工程概况

本工程土0.00相当于绝对标高+4.80，地面标高-1.10m（绝对标高3.70m），基坑总面积28657m2。

本工程基坑安全等级E2区为三级，E3区为二级，其余均为一级。项目场地分区如下图1，分区内基坑开挖汇总详下表1。

表1 基坑开挖汇总表

图1 项目场地分区图

1.3 围护结构概况

项目场地分区围护结构平面图详下图2。

图2 围护结构平面图

1.3.1 地下连续墙

地下连续墙：本工程采用1m/1.2m 厚地下连续墙，深度28m～45m，地下连续墙混凝土墙身设计强度等级为C35（水下混凝土等级按有关规范提高等级，实际浇筑混凝土C40），抗渗等级为P6，地连墙共计215幅。地下连续墙槽段之间墙深45m的采用十字钢板接头，其余采用圆形锁口管柔性接头[1]。

1.3.2 槽壁加固

地墙内、外侧采用Ф850@600三轴搅拌桩水泥土搅拌桩槽壁加固。

1.3.3 坑内加固

(1) 三轴搅拌桩坑内加固

A区坑内加固：采用Ф850@600三轴水泥土搅拌桩裙边加固，搭接250mm，宽度4m/6.4m/8.2m/10m，加固范围第三道支撑底至坑底以下5m/第四道支撑底至坑底以下5m/第四道支撑底至坑底以下6m，中隔墙侧第二道支撑底至第四道支撑底抽条加固，搭接250mm，宽度10m，单桩水泥掺量20%，加固体以上土体采用低水泥掺量（单桩10%）对扰动土体进行补强。

B区、C1～C5区、D区、E3区类A区。

(2) 高压旋喷桩填充加固

填充加固：坑内三轴搅拌桩加固体与地墙成槽预加固体间（或与地墙间）留有400mm空隙，空隙处采用Ф800@600三重管高压旋喷桩填充加固，单桩水泥掺量25%。

(3) 高压旋喷桩坑内加固

深坑加固：对于落深的局部深坑，采用Ф1000@600三重管高压旋喷桩加固，单桩水泥掺量25%，桩长1.0～7.5m。

1.3.4 止水帷幕

E3区采用Ф850@600三轴水泥土搅拌桩止水帷幕，搭接250mm，桩长20m。

1.3.5 RJP墙缝止水

基坑外围相邻两幅地墙之间接缝处采用Φ1500RJP止水，止水范围-27.60m～-50.10m，A区共53根，B区共36根，C1区～C5区共18根。

1.3.6 围护排桩

E3区域内采用Φ800/1000钻孔灌注桩，钻孔灌注桩排桩桩长为20m，共101根。

1.3.7 钻孔灌注桩

C1区～C5区地下连续墙与轨交区间原有围护结构空隙处采用Φ1000钻孔灌注桩抵挡土压力。桩长：40m，共7根。

1.3.8 MJS旋喷桩止水

C1区～C5区地下连续墙与轨交区间原有围护结构空隙处采用5Φ2000MJS旋喷桩止水，桩长20m/45m，共22根。

1.3.9 SMW工法

E2区采用SMW工法，采用Φ850@600三轴搅拌桩，桩长9m，共201m³。

内插H700×300×13×24型钢，长度9m，插一跳一，共24根。

1.3.10 三重管高压旋喷桩止水

E2区与D区围护相接处采用4Φ1000@600三重管高压旋喷桩止水，桩长9m，E3区与C4区围护相接处采用5Φ1000@600三重管高压旋喷桩止水，桩长9m，共84m³

1.3.11 围护结构典型剖面图

围护结构典型剖面图详下图3。

图3 典型剖面图

1.4 支撑结构概况

A区基坑竖向共设置4道钢筋混凝土支撑，第一道支撑中心标高-1.600m；B区基坑竖向共设置3道钢筋混凝土支撑，第一道支撑中心标高-2.600m；C1～C5区共设置1道钢筋混凝土支撑，4道带轴压自动伺服系统的609钢管支撑，第一道支撑中心标高-1.600m；E2区基坑竖向共设置1道钢筋混凝土支撑，第一道支撑中心标高-1.500m；E3区基坑竖向共设置2道混凝土支撑，第一道支撑中心标高-1.600m；圈梁1200 mm×1000mm/1000mm×1000mm/1000mm×2000mm/1000mm×1000mm，主撑截面1000mm×1000mm，连杆截面800 mm×800 mm。

本工程栈桥均设置在首道支撑上，栈桥截面1000mm×1000mm/1000mm×1200mm，栈桥板厚度均为300mm，混凝土强度等级C35。

本工程A区、C1～C3区共三层地下室，B区、C4～C5区共四层地下室 ，D区、E3区共两层地下室。

2 工程重、难点分析及对策

2.1 紧邻运营中的地铁，保护要求高

本项目整个场地被14号线从中贯穿（西北←→东南走向），盾构区间宽度约52.6m，基础埋深约23～24.2m，即比本工程基坑深度大，地铁的保护要求严格。

地铁14号线保护等级为一级，为控制地铁结构的变形，在工程施工期间主要控制地下结构方面的施工，主要内容包括：地下室防水、降水降压、基坑开挖及支撑、信息化施工等方面的施工。施工中需重点加强对地铁配线段的监测，严格控制施工参数，并做好沟通协调工作，确保地铁配线段的安全。具体保护指标如下表：

表2 地铁14号线保护指标

2.2 对场地西南侧的高压线保护要求高

本工程场地西南侧存在220KV高压输电线路（西北东南走向）。高压线距离地面高度约32.6m，距离地块开挖边线最近约为9m。根据《电力设施保护条例及实施细则》第十条：架空电力线路保护区：导线边线向外侧水平延伸并垂直于地面所形成的两平行面内的区域，220KV为15m、500KV为20m。220KV安全距离为高压线路水平、垂直距离5m。

2.3 地墙转角幅多，施工难度大

地墙施工转角幅多，异性槽段施工精度、钢筋笼制作与安装要求非常高[2]。

2.4 地质条件复杂（主要涉及承压水部分）

本项目基坑大面积开挖深度约17.3～19.0m , 场地存在第⑦层承压水，最浅埋深约27.46m ,勘探期间水位埋深约3.0m.当基坑开挖至13.2m时,坑内地基土抗第⑦层承压水稳定性处于临界状态；本项目E3区域开挖深度约10.92m,满足第⑦层承压水抗突涌要求,无需降压。地下三/四层区域开挖深度约17.3～19.0m ,外围采用1m厚45m深地下连续墙,墙趾进入了第⑧1层隔水层,隔断了坑内外第⑦层承压水水力联系,基坑开挖过程中仅需要针对第⑦层进行疏干泄压。

2.5 RJP、MJS的重要性及保证措施

本工程地墙接缝处采用1500RJP大直径高压旋喷桩进行补强止水，其施工有效范围为-27.60～-50.10m，与红旗村E3地块轨交区间地下保护设施工程原地墙处采用2000MJS大直径高压旋喷桩止水，桩深45m。其施工范围内的地层主要需穿透⑦层砂层，其RJP、MJS质量的好坏直接影响基坑安全和降水对周边环境的影响，其施工质量至关重要。RJP与三轴搅拌桩槽壁加固接力完成，本工程地墙接缝止水补强的工作，RJP施工需要采取有效的引孔措施。

2.6 钢支撑伺服系统

本工程C区采用地连墙+一道钢筋砼支撑和四道钢管支撑，D区采用地连墙+一道钢筋砼支撑和三道钢管支撑；钢支撑均须带油压泵轴压自动伺服系统，加一个压力量程达3000kN的油压泵（带回锁功能），以始终保持轴力和控制围护结构变形，保证周边环境及地铁运营安全。

钢支撑轴力伺服系统是一套完整的基坑支护安全解决方案。在于24小时实时监控，低压自动补偿、高压自动报警，全方位多重安全保障。适用于对基坑变形严格控制的工程项目。钢支撑轴力伺服系统由补偿节（千斤顶）、若干个无线分布式数控泵站及软件系统共同组成，每个数泵站间独立控制互不影响，同时每个数控泵站具有4路独立油路通道，可实现4个千斤顶的独立控制。数控油泵内置油压与位移传感器，可实现油压与行程的双控 。钢支撑安装流程图&安装拼接示意图详下图4。

图4 钢支撑安装流程图&安装拼接示意图

2.7 挖土施工总体部署

南地块在基坑西南设置一个出入口，场外道路宽8m，通往曹杨路；北地块在北侧设置一个钢便桥作为出入口，通往铜川路。用盆式开挖,先开挖中部土方,形成中部支撑, 再限时对称开挖邻近围护结构的土方。边坡留土,坡顶宽12m(地铁侧不小于20m),高宽比≤1: 1.5,每层开挖深度不大于3. 5m。

3 结语

该工程地下3-4层，局部基坑挖深达23.9M。同时采取了地下连续墙、槽壁加固、坑内加固、止水帷幕、RJP墙缝止水、围护排桩、钻孔灌注桩、MJS旋喷桩止水、SMW工法、三重管高压旋喷桩止水、带轴压自动伺服系统钢支撑等等多种施工工艺和施工方案，且地基为上海较为典型的地基类型，值得共同探讨和互相学习[3]。随着项目从垫层、底板向上浇筑和土方回填，自下而上逐步拆除各临时混凝土及钢支撑结构，同时做好各项监测、降水、回灌等相应工作，确保施工过程安全可靠，项目现已全部结构封顶。深基坑支护为同行提供借鉴，不足之处请指正。