摘 要：文章结合黄陂南路车站深基坑工程施工，简述了黄陂南路站西端头井基坑下穿南北高架施工时遇到的一系列施工难点，包括运营中高架桥结构保护、高架下地下连续墙施工净高不足、穿越承压水层等问题，拟定了高架桥桩基托换扩大承台基础、高架下地下连续墙分节吊装、TRD槽壁加固等针对性措施，并在施工过程中严格按照方案实施。在高架桥支墩处设置监测点，分析监测数据，确保变形可控。其方案施工顺利，对高架运营无影响，可为类似工程提供参考。

▍1 工程概况

上海轨道交通14号线10标黄陂南路站工程（以下简称“本工程”）为地下2层带单列位停车线侧式站台车站，车站共有4组出入口，3组风井，车站主体结构设置东、西端头井作为盾构施工始发井及接收井，其中施工环境最为复杂的西端头井位于重庆南路南北高架匝道（以下简称“南北高架匝道”）正下方。西端头井深基坑采用明挖法进行施工，基坑规模16.5m×17.5m，开挖深度约18.57m，基坑西侧紧靠运营中的南北高架结构，正上方为运营中的南北高架匝道。西端头井、高架匝道、高架主体与高架桩基承台平面位置如图1所示。

图1  基坑及高架桥平面位置图

▍2 技术难点

本工程西端头井深基坑位于运营中的南北高架匝道正下方，距离运营中的高架桥承台距离最近约2.1m。而且，南北高架为城市重要通行线路无法进行封闭式施工，因此西端头井基坑工程施工难度大，存在重大的风险隐患。现场施工主要存在以下技术难点：

2.1  南北高架保护要求高

本工程车站西侧端头井位于南北高架匝道下方，匝道基础采用φ550mm的PHC管桩，桩底标高-43.200m，匝道承台距离西端头井围护结构最近处约2.1m。西端头井基坑距离高架承台、桩基、桥墩距离很近，因此基坑的地下连续墙施工、加固施工、开挖过程中存在严重的风险隐患，需要采取相应的措施做好高架桥承台的保护，防止深基坑施工过程中损伤高架结构。

2.2  高架下施工空间小

西端头井基坑部分地下连续墙位于高架下方，地下连续墙深度39m，而高架下的施工净空仅为20m。同时周边紧靠城市主干道，施工过程中地下连续墙成槽及骨架吊装都要受净空和净宽影响，空间过小，无法按照传统的地下连续墙施工方法进行施工。

2.3  承压水控制

由于现场地质特点影响，地下承压水层分为第⑤2层微承压水层、第⑦层的第Ⅰ承压含水层、第⑨层砂土为上海地区第Ⅱ承压含水层共3层，承压水层跨度为3～40m，各承压水层上下相互连通且跨度较大，对深基坑开挖十分不利。地下连续墙深度无法隔绝承压水层，为确保地下水稳定，减少对高架桩基的扰动，需要采用其他方法对承压水层进行隔断处理后才能进行基坑开挖施工。

▍3 针对施工难点的具体措施

3.1  高架桥承台加固保护施工

3.1.1  承台桩基换托设计

黄陂南路站西端头井位于南北高架下，高架主体采用φ800mm的钻孔灌注桩，匝道采用φ550mm的PHC管桩。考虑到现有的匝道承台桩基为5-A550×105型PHC管桩，既外径φ550mm、管桩壁厚105mm、单节长度5m的A型桩，存在接头，在后期地下连续墙成槽及基坑开挖期间，围护结构侧向变形将直接影响原桩基的承载力。

因此，本工程采取桩基托换的方法来控制高架匝道的变形，即通过施工新的桩基础和扩大承台来托换原有的桩基础，将原高架匝道承台4m×4m×2m扩大为5.6m×8.3m×2m，并在后作承台扩大区域施作托换桩。经过设计计算，决定托换桩采用6根φ800mm的钻孔灌注桩，Y1-2桩长52m，Y1-3桩长47m，桩基托换范围如图2阴影部分所示。

图2  桩基承台托换平面图

3.1.2  新做桩基、扩大承台施工方法

钻孔灌注桩施工完成后，按照以下顺序对原有承台进行改造施工：

1）将扩大承台范围进行开挖，露出托换桩，浇筑10cm厚素混凝土垫层，靠近高架承台部分人工清理，减少对结构的扰动；

2）对承台表面凿毛，按φ16mm@200mm在原有承台上植筋，植筋形式如图3所示；

图3  高架原有承台植筋分布图

图4  扩大承台预应力筋分布平面图

3）安装波纹管并固定牢靠，穿预应力筋，安装端头锚固系统，绑扎承台钢筋，预应力筋分布如图4、图5所示；

图5  扩大承台Y1-2（Y1-3）预应力筋分布剖面图

4）C45微膨胀混凝土浇筑扩大承台，待混凝土达到设计强度后，施加预应力，孔道压浆并封锚。

扩大承台基础施工完成后，通过预应力筋张拉的工艺和老承台植筋，新旧承台成为整体，将南北高架荷载通过承台均匀传递到新做桩基础和原桩基础，共同抵抗可能因围护结构施工及基坑开挖造成的桩基础摩阻力减少而产生沉降的问题。

3.2  高架下地下连续墙施工要点

3.2.1  地下连续墙深导墙施工

该工程地处老城区，地下管线繁多，①1-1层杂填土为2.3m，为确保钢筋骨架下放过程中不会遭遇障碍物而发生卡碰，增加不必要的槽段暴露时间。同时，防止地下连续墙成槽过程中表层土坍塌而影响高架基础的稳定，在成槽前施工深导墙，西端头井地下连续墙施工范围内清障深度及导墙制作深度达2.5m，高架承台基础2m，确保进入原状土，在保护高架承台的基础上，进一步减少扰动周边土体的风险。

3.2.2  地下连续墙施工要点

西端头井基坑共16幅地下连续墙，其中WW4～WW15地下连续墙位于高架匝道正下方。西端头井地下连续墙深39m，而高架下净空仅20m，匝道桥墩净距为28.5m，高架下的12幅钢筋笼需根据现场条件分短节吊装。根据设计图纸及现场试验，将钢筋笼分4节进行吊装，每节长度控制在10m以内，分段钢筋笼最大重量约13t（含索具）。主吊采用150t起重机械，臂长为18m，回转半径5m，副吊采用100t起重机械，臂长为18.3m，回转半径5.1m，起吊角度为75°。经计算分析，起重设备在每节钢筋笼吊装时施工最大高度为18.88m，南北高架下净空为20m，满足安全起吊要求，保证南北高架结构的稳定。

其余WW16～WW19地下连续墙根据钢筋笼构造，分2节吊装，上节钢筋笼35m，重量35t（含索具），下节钢筋笼4m，重量6t（含索具）。经计算，能够满足吊装安全性要求。西端头井地下连续墙分幅如图6所示。

图6  西端头井地下连续墙分幅

在成槽过程中，随时检查槽段内泥浆质量，控制清孔后泥浆黏度在20～30s，比重1.05～1.15g/cm3，pH8～9，含砂率小于4%，确保泥浆起到良好的支护作用。分节钢筋笼采用接驳器连接，缩短钢筋笼对接时间。施工过程中合理衔接各个工序，加快施工速度，减少槽段暴漏时间，总体施工进度控制在2幅/3天。

3.3  TRD隔水帷幕施工

西端头井基坑施工范围涉及土层为：①1-1层杂填土、②1层粉质黏土、③层淤泥质粉质黏土、③j层黏质粉土、④层灰色淤泥质黏土、⑤1-1层灰色黏土、第⑤1-2层灰色粉质黏土、⑤2层灰色黏质粉土夹粉质黏土、⑤3-2层灰色黏质粉土夹粉质黏土、⑤3-3层灰色粉质黏土夹黏质粉土、⑦2-2层灰色粉砂。其中，⑤2、⑤3-2为（微）承压含水层承压水层，水位埋深较高，各承压水层上下相互连通，地下连续墙深度39m，只深入⑤3-2层，无法完全隔绝承压水，基坑开挖过程中有突涌风险，因此，现场必须设置隔水帷幕以隔断承压水，确保基坑周边土层稳定，为后续基坑开挖提供保障。

综合考虑现场施工空间小、加固深度大、对环境保护要求高等特点，本工程在地下连续墙施工完成后，采用了TRD工法完成隔水帷幕的施工，对围护结构深度进行补强。TRD加固沿基坑四周内、外侧布置，外侧深度48m，完全隔绝承压水，内侧深度21.67m。TRD平面及剖面施工位置如图7所示。

图7  西端头井TRD加固平面图及剖面图

3.3.1  TRD工法在本工程中施工优势

通过多种加固方案比对，选择TRD工法作为西端头井加固措施。TRD工法在本工程中具有以下优点：

1）TRD设备高度低，切割箱分段接长，逐节拆卸，一般不超过13m，满足高架下的小空间施工。

2）TRD在保证垂直度及施工质量前提下，加固深度可达60m，西端头井隔水帷幕设计深度为48m，符合本工程承压水层所需的隔断要求。

3）高架匝道桩基距离基坑最近为2.1m，加固施工一旦发生偏斜，可能会对高架桩基产生扰动，而TRD工法成墙垂直度高，开挖预埋槽并安装限位钢板，通过在切割箱底部安装插入式倾斜计对挖掘成墙状况进行实时监测，及时纠偏，最终墙体垂直度达到1/250。

4）切割箱连续切割，控制开挖速度与注浆速率，使泥浆与固有土体充分拌合，一次注浆成墙，无搭接冷缝。施工完成后，对基坑进行降水试验，坑外观测井水位无明显变化，止水效果显著。

3.3.2  TRD隔水帷幕施工流程及要点

TRD施工整体顺序为：从西端头井东北角北侧开始，沿着地墙外侧逆时针一圈连续施工，待外侧加固封闭后，再进行内侧一圈连续施工，确保止水帷幕连续，封闭成环。

TRD施工流程：测量放线→开挖沟槽→吊放预埋箱→主机就位→切割箱与主机连接→安装测斜仪→TRD工法成墙→置换土处理→拔出切割箱。

在施工过程中，由于承台距离TRD加固最近距离达到2.1m，因此对隔水帷幕精度要求极高，按照图纸要求，精确计算加固中心线，利用全站仪放样，同时做好护桩[2]。切割箱每节1.2m，分40节安装，确保连接部位紧密连接，控制切割箱的垂直度，通过箱体内部测斜仪，完成墙体垂直精度把控，确保成墙垂直度在1/250范围内。

3.4  基坑开挖作业对南北高架的保护措施

西端头井基坑规模16.5m×17.5m，开挖深度约18.57m。在基坑开挖过程中采取如下的保护措施：

1）共设置5道支撑，第一道及第三道采用混凝土支撑，第二、第四、第五道为φ800mm的钢支撑。普通钢支撑使用千斤顶增加应力，在活络头部位安装钢楔，按以往经验，该方法施加应力容易丢失，需根据监测数据反馈补充应力，可能会由于加力不及时产生较大变形，影响高架桩基的稳定。因此，3道φ800mm钢支撑使用轴力自补偿系统对围护结构进行良好的内支撑，可以在后台自动监控，根据变形情况自动增加或减少应力，从而减少围护结构的竖向变形。第三道混凝土支撑施工周期长，为避免支撑施工过程中围护结构变形，实际施工过程在第三道混凝土支撑上方0.5m处架设临时钢支撑，形成对围护结构的保护。整体支撑分布如图8所示。

图8  西端头井基坑支护剖面图

2）做到随挖随撑，先撑后挖，严禁超挖，避免无支护情况下基坑长时间暴露，开挖到底后，马上施作底板。

3）开挖过程中落实旁站巡视，加强监测，实时分析每日监测报表，整体监测数据稳定无异常。

▍4 施工监测

西端头井周边环境复杂，上部是南北高架，距离围护结构最近的承台仅2.1m，基坑西侧为重庆中路，车流量及行人众多，为确保基坑周边环境，投入水准仪、全站仪及测量桥墩倾斜自动化监测的倾角计，在不影响交通情况下，实时采集南北高架水平位移，桥墩沉降及倾斜测量点，利用数理统计的形式对数据进行分析，达到信息化监测的目的。

南北高架设置沉降监测点、水平位移监测点、倾斜监测点共25个。

高架结构变形控制指标：沉降±20mm，水平位移±5mm。实际施工过程中：桥墩沉降监测累计最大变化点为GJ10，设置在Y1-3墩台上，距离基坑平面3.5m，变化量为12.51mm，水平位移监测累计最大变化点GJ19，设置在南北高架主体墩台上，距离基坑平面37m，变化量为3.6mm，高架变形控制稳定，对南北高架运营无影响。

▍5 结 语

黄陂南路站西端头井基坑通过承台换托、地下连续墙分节、TRD加固等技术手段成功确保运营中高架桥不受到影响，顺利完成了高架下的深基坑施工。同时，通过严格对本工程中的各关键部位合理布置测量点位，在施工过程中确保了整体结构变形受控，最大限度保证高架的正常运行。以上各类技术可为后续高架桥下的深基坑施工提供一个可供选择的施工技术方案，也可为类似工程施工提供一定的参考借鉴。

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• TRD工法在深基坑止水帷幕工程中的应用