上海地铁M8线人民广场站与已建车站
同站厅换乘深基坑施工方案研究
【摘 要】正建上海地铁M8线人民广场站与已建地铁一号线人民广场站采取同站厅平行换乘，施工过程中为保护周围环境、尤其是确保地铁一号线正常运营，施工方案中针对各技术难题提出了相应的解决办法．并拟定了一整套合理的施工工艺。为方案有效、安全地实施，提供了技术上的支持和保证。
【关键词】换乘地铁车站 环境保护 逆作法 深基坑 信息化施工
0引言
正在建设的上海地铁M8线人民广场车站为地下二层三柱四跨岛式车站，外包长度329．5m，标准段内净宽26．48m，端头井深15m，标准段深13．2m。车站主体西侧紧贴一号线人民广场车站东侧地下墙布置。一号线人民广场车站为地下二层二柱三跨的结构，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。新老车站之间拟采取同站厅平行换乘。
1 工程概况
本站沿西藏中路布置于道路西侧，车站主体基本位于路侧人行道及绿化带中。车站北起九江路(过九江路)，南至人民大道，车站主体平行于一号线人民广场站。车站北端头井位于精品商厦、音乐书店，南端头井靠近人民大道路边。西藏中路东侧有保护性建筑沐恩堂、大光明电影院、来福士广场、世贸国际广场。周边交通繁忙、重要管线众多，施工场地狭小。工程环境条件如图1所示。
图1 M8线人民广场站工程环境图
拟建场地地基土在基坑开挖深度影响范围内，主要以饱和淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土为主，但局部夹有薄层粉细砂及贝壳碎屑，第③层淤泥质粉质粘土中夹薄层砂质粉土。第③层和第④层淤泥质粘土层厚度分别为5．5m和8．7m。
2 技术难点
M8线人民广场车站建设的核心问题是不影响一号线车站的结构稳定，确保一号线的高度运营功能。施工过程稍有不当，后果都将不堪设想。为了满足以上原则，在设计和施工过程中，必须解决一下两个技术难题。
2．1 新老车站之间差异沉降
为了满足两个结构平行换乘的使用功能，最好是将新老结构连为一个统一的整体。但是，目前一号线车站的沉降已经基本稳定，而新建车站的沉降肯定还有一段发展时间，如伺解决“一静一动”两个结构的变形一致和变形协调，至关重要。因此，有必要采取针对性的措施确保新车站本身结构的沉降稳定，从而减小新车站施工和使用过程中对原车站产生的不必要的附加沉降。
2．2 新车站建设过程已运营车站和线路的位移控制
在已建地铁车站的四周(包括两侧和顶、底部)从事的一切工程活动，包括地基加固、深基坑土方开挖、支撑轴力的施加、原车站附属结构施工等者附引起车站结构的位移反应。这种位移反应如果太大，一方面将在原结构中产生附加内力并在结构内产生裂缝；另一方面还将引起轨道道床的位移影响列车的正常运营。所以必须选用合理的施工方式、施工工艺和施工参数，将新车站施工对老车站的影响控制在最小程度。
3 设计思路
3.1主要控制参数
本工程的基坑本体和环境保护等级为一级，控制参数如下表
表1 设计主要控制参数表
3．2 方案要点
(1)逆作法施工，设置强有力的逆作立柱桩；加深桩基础和桩底注浆，减小新建车站沉降对老车站的影响；中楼板和底板下实施高压旋喷加固，减少楼板制作时车站位移。
(2)地基加固：进行搅拌桩裙边地基加固、搅拌桩和地下墙之间采用旋喷桩地基加固；每次开挖前进行井点降水。
(3)基坑开挖：采取“一明二暗”基坑开挖方式；基坑开挖时，其纵横向边坡放坡应根据地质、环境条件取开挖时的安全坡度；必须分段、分区、分层、对称进行，不得超挖；土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致，并遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则；严格控制挖土时间和支撑时间。
4 主要施32技术要点和措施
4．1地下墙施工
逆作法地铁车站中地下连续墙及其施工极其关键，墙体适宜的厚度和人土深度对减少变形十分有利。在施工中护壁泥浆的陛状、沟槽的稳定、槽段的连续、连续墙清底质量等也影响着周围沉降的大小。
(1)地下墙设计参数：车站主体结构地下连续墙厚度为800MM。内衬墙的厚度：北端头井600mm；南端头井500mm；标准段靠一号线400mm。地下连续墙深度：端头井处28m，标准段处25m。
(2)地下连续墙槽段连接：地下连续墙无论采用何种接头形式，都需解决接头处的地下水渗漏问题。漏水、甚至墙后细砂、泥向坑内流人，都会影响基坑开挖，并且水土流失产生地层土体变形对周围环境保护极为不利。本工程地下墙接头形式为十字钢板接头。为防止接头处渗水，采用坑外双液跟踪注浆的方法，进行防渗漏。
(3)地下连续墙清底和墙趾注浆：为控制连续墙本身的竖向沉降量，严格连续墙清底质量，并在连续墙混凝土大于设计强度70％后，进行墙趾注浆。在每幅地下墙内布置2根压浆管，插入墙底下1m，压浆范围为地下墙底下1．5m。
4．2地基加固
4．2．1搅拌桩和旋喷桩加固
为减小M8线人民广场站基坑施工中围护结构的变形，减少对一号线车站及周边其他管线建筑的影响，在坑底以下3m进行搅拌桩格构式裙边加固。靠一号线一侧裙边加固宽度为8m，靠西藏路一侧裙边加固宽度为4m。在地下连续墙和搅拌桩之间用旋喷桩进行加固。搅拌桩和旋喷桩施工过程中必须进行地下连续墙尤其是一号线地下墙侧向位移地监测，选用合理的施工参数和施工工艺，控制桩体施工时对一号线结构的挤压效应。
4．2．2深井降水施工
在挖土施工前，对基坑内的地下水进行预降水，以使土体固结密实，是基坑开挖时确保基坑稳定性的关键因素之一。本工程车站主体内共设39口井，深井孔的成孔深度为23m(端头井)和21m(标准段)，深井井管的布置为梅花形布置。本工程进行深井降水的主要目的是为了疏干工作面，应当避免降水过深造成一号线车站的水平位移。
4．3基坑开挖与支撑
根据车站所处的工程环境条件，本工程拟定采用一明二暗挖土的逆作法施工，同时，基坑开挖施工中将采取一系列环境保扩惜施和优化施工工序，以达到安全、快速、优质的目标。
4．3．1 钢支撑平面布置及要求
控制变位最有效的方法就是及时可靠地架设支撑系统和对支撑系统施加预应力，挖土和支撑是两项不可分离的工作，挖土的成败取决于支撑的施工，支撑架设的是否及时，直接影响到挖土的进度，二者相辅相成，施工方案必须同时考虑，缺一不可。本工程钢支撑的平面布置为：车站标准段：主要采用东西向的直撑，支撑间距一般为3m，共3道支撑，明挖时安装1遭支撑，暗挖时安装2道，为φ钢管，每节6-9m，用法兰螺栓连接，在中间布置一排支撑立柱(利用结构钢立柱)，为保证立杆的稳定性，在支撑立柱之间．每根支承桩在钢支撑底用型钢作为连杆，并在钢支撑位置用10#槽钢做抱箍抱住钢支撑，限制支撑中点处的变形，从而减少钢支撑的计算长度，确保钢支撑受力稳定。南北端头井：采用φ609钢管做斜直撑。
4．3．2 顶板顺作法挖土
开挖流程：根据施工分块和总体安排，明挖施工分三大块进行，顺序为中块-南块-北块。其中中块挖土工作由18轴向10轴推进，8至9轴间向10轴推进，即展开两个工作面，由九江路临时道口出土；南块挖土由]8轴向40轴推进，只展开一个工作面；北块挖土由1、9轴向5至6轴推进，亦展开两个工作面，由九江路出土。其挖土分块分区图如图2。
图2 挖土分块分区图
4.3．3 逆作挖土施工
暗挖施工利用预留的九个出土口出土，总体水平流程为由车站两端向中间推进，逐层予以完成。暗作施工竖向流程为：顶板做好后挖土至第一道支撑面，同时抽槽安装第一道支撑-挖土至第二道支撑面，同时抽槽安装第二道支撑-中板施-挖土至第三道支撑面，同时抽槽安装第三道支撑(由第二道下移-挖土基底)。
基坑开挖遵循“分层、分步、对称、平衡、限时”的原则。基坑开挖分若干段进行，在每一分段挖土施工时又分层分小段地进行，分层的厚度以每一道支撑的底面标高为界，而每一小段的长度同地下连续墙的半幅长度为3m，每一层的每一小段开挖完毕后，立即安装支撑。
支撑安装与挖土施工做到紧密配合，随挖随撑。挖土时控制好每一小段的长度，同时控制好每一分层的深度至支撑面，不超挖。在挖土到标高后立即安装支撑，做到在8h内安装完毕并施加预应力。为保证支撑的及时安装，支撑均事先在地面拼装。
为减少基坑开挖后的暴露时间，从挖土、支撑到顶板钢筋混凝土底板的浇筑均控制在30d内完成，一般在15d左右完成。
围护结构平面位置和支撑布置如图3所示。
图3围护结构平面布置和支撑布置图
5 环境监护和施工监测
实践证明，按照时空效应的理论和设计方法，基坑工程在各开挖过程中，挡墙水平位移和墙后土层为已基本符合设计预测值。但由于土层的不均匀性、各向异性以及施工过程不可避免的突发或偶发因素，使得挡墙和土层位移在施工过程中发生偏离预测值和警戒值的现象。因此，施工监测及环境监 护工作必不可少，同时，利用监测数据进行反分析，从而摸索一整套优化施工参数、控制基坑变形和保护周围环境的信息化施工技术。
5．1 监测点布置原则
监测点的布置范围为连续墙或桩基施工、基坑降水及土体开挖的影响区域，按2倍开挖深度考虑必须考虑到监测对象的特定情况(重要性、距离远近、结构和基础形式等）。
5．2监测项目及测点布置
本工程拟定的监测项目有：地铁一号线人民广场站变形监测；建筑物沉降及裂缝观测；地下管线沉降及水平位移监测；地表沉降断面监测；地下连续墙顶沉降及水平位移监测；地下连续墙侧向位移监测；坑内外地下水位监测；支撑轴力监测；坑底回弹和隆起监测；连续墙钢筋应力监测；孔隙水压力观测；坑外土压力观测。监测点布置如图4所示。
图4 围护结构监测点布置图
上海地铁八号线人民广场站基坑是典型的长条形基坑，由于其特殊的工程环境和地质环境条件，对设计和施工带来了很大的难度，同时也提出了很高的要求。方案针对本工程的目的和特点，在保证工程质量、速度和环保要求的情况下，采用了多种较为先进的、科学合理的施工方法和工艺，为方案的有效实施，提供了保证。
(1)方案采取“一明二暗”法施工，能最大限度地缩短交通封锁时间，使结构受力更加合理，基坑开挖对环境影响相对减小，并具有很好的经济效益与社会效益。
(2)基坑内采取降水加固、搅拌桩加固和旋喷桩加固，对于维持基坑稳定和控制墙体位移具有良好的效果。
(3)软土深基坑工程环境保护综合技术中考虑时空效应的开挖与支撑技术占有主导地位。在考虑时空效应的开挖与支撑技术中，合理选择各种施工参数十分重要。基坑开挖施工严恪遵照“分层、分步、对称、平衡、限日寸”的原则。开挖分为中—南—北三块，以支撑底面为界进行分层，每一层按每3m分段，无支撑暴露时间控制在8h以内。以次来减少基坑开挖对一号线及周围其他建筑物的影响。
(4)施工过程以理论为指导，以施工过程中的量测监控为依据，通过完善的监控系统，获得动态的施工信息，有效地指导施工、优化和调整施工参数。
参考文献
1 刘建航 候学渊．基坑工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1997
2 孙更生 郑大同．软土地基与地下工程北京：中国建筑工业出版社，1991
