5.3.1 案例一：中漕路106号地块发展项目
1）工程概况
中漕路106号地块发展项目由1座15层高的办公塔楼和一幢高裙房组成。塔楼部位设2层地下室，裙房部分地下1层，工程总用地面积8 907m2，如图5-36所示。基坑工程总面积约5 500m2，其中塔楼深坑区域基坑开挖面积约950m2，开挖深度约为10.75m，裙楼浅坑区域基坑开挖面积约4 550m2，开挖深度约为5.30m。
图5-36 中漕路106号地块发展项目
该工程地下室正下方有运营中的轨道交通4号线某区间及出入停车场线等3条隧道，如图5-37所示。位于基坑下方的区间隧道长度为50～60m，隧道直径为6.2m，其中上下行线区间隧道顶埋深为14.9～15.4m，隧顶距地下室底板底面约9m；停车场线区间隧道顶埋深为17.7～19.5m，隧顶距地下室底板底面约为12.4m。
图5-37 基坑与地铁4号线区间隧道平面关系
2）施工难题及相应对策
该场地缺失第⑥层及第⑧层土，微承压水层和承压水层连通，需对微承压水层进行降压处理。深坑采用真空深井泵降水，每150～200m2左右设置一口井。根据开挖工况地下水位降至开挖面1.0m 以下，土方开挖前进行两周以上的降水过程。降微承压水滤管采用短滤管，减少基坑降水对周围环境产生的不利影响。
该工程分为深坑和浅坑两部分，先开挖施工深坑，待深坑部分地下室结构施工全部完成后，再开挖施工浅坑。浅坑与深坑之间的连接通道中隔墙，待浅坑地下室结构施工完成后按建筑需要由上往下分段跳仓凿除。
浅坑位于地铁4号线3条区间隧道之上，与地铁对应关系复杂，浅坑内土体进行满堂加固，加固示意图如图5-38所示。综合考虑浅坑的总体施工顺序、分区的大小以及开挖卸载对地铁隧道的影响，坑分5区施工，同时在每分区内分成若干块，限时开挖每分块并浇筑底板，以控制地铁隧道隆起变形。基坑分区如图5-39所示。
图5-38 基坑加固示意
图5-39 基坑分区施工平面
基坑土方开挖针对上海地区软土的特性应用“时空效应”理论，严格实行分块限时开挖及浇筑支撑要求。开挖、支撑及垫层施工时遵循“分层、分块、留土护壁，对称、限时、开挖支撑”的总原则，利用时空效应原理，减少基坑无支撑的暴露时间，严格控制基坑变形。
浅坑分5区施工，先开挖基坑中间部位。中间部位采用开挖一块，浇筑一块垫层和底板，并及时压载后再开挖下一块；开挖至压载总时间应控制在12 h。待中间部位土方开挖完并浇好垫层和底板砼后，按设计位置在周边土体中掏槽架设钢管支撑（一端设在已浇的底板牛腿上），然后再分块挖除周边留下的土方并及时浇筑垫层和底板砼。
在裙房首层楼板浇筑完毕后卸除1/3的沙袋压载，在裙房二层楼板浇筑完毕后再卸除1/3的沙袋压载，待裙房三层楼板结构施工结束后方卸除全部沙袋压载。
3）施工过程中的地铁监控及分析
本项目于2012年完成桩基围护后停工，于2017年开始复工，其施工节点时间见表5-6。
表5-6 中漕路106地块项目施工工况一览表
图5-40为浅坑开挖后地铁隧道的竖向隆起变形。根据工况统计，2018年7月10日—9月4日，上行线上方①区基坑开挖，开挖影响上行线最大隆起量约4.1mm；2018年8月10 日—9 月11 日，下行线上方②区基坑开挖，开挖影响下行线最大隆起量约2.0mm；2018年9月21日—10月19日，出入库线上方④区基坑开挖，开挖影响出入库线最大隆起量约1.0mm。
图5-41为浅坑开挖期间地铁隧道的竖向隆起变形历时曲线。从历时曲线中可以看出，随着正上方浅基坑的开挖卸载，隧道发生持续隆起变形。
裙楼浅基坑开挖深度h 为5.3m，隧道隆起量s与开挖深度h 的比值结果见表5-7。由表5-7计算结果可知，隧道上方基坑内土体采取搅拌桩满堂加固，且严格按照分区限时开挖，可控制隧道的隆起量占比开挖深度在1.00‰以内。
图5-40 地铁隧道竖向隆起变形
图5-41 地铁隧道竖向隆起变形历时曲线
表5-7 隧道隆起量占比
图5-42为浅坑开挖后地铁隧道的横向收敛变形。从图中可以看出，横向收敛变形较开挖前减小，减小量为-1.0～-2.0mm，表明隧道在正上方卸载作用下有横径内缩的变形趋势。结合隧道底部隆起的变形趋势，说明隧道管片在正上方卸载作用下表现出“竖鸭蛋”的变形姿态。
图5-42 地铁隧道横向收敛变形
4）数值模拟分析
采用第4章介绍的上方卸载作用下盾构隧道变形数值分析方法，建立有限元数值模拟计算模型，如图5-43所示。计算过程中考虑施工工况的模拟，即先开挖深基坑，再按分区开挖浅基坑；开挖前考虑浅坑土体满堂加固以及隧道两侧土体加固。土层选用HSS模型，模型参数依据项目勘察报告确定；隧道管片采用梁—铰接头模型。
图5-43 中漕路项目有限元计算模型
图5-44为正上方基坑开挖引起的隧道管片变形结果，图中数据标识的是隧道顶底和腰部位置的变形量，正负号代表方向，以管片圆环内法线方向为正方向，正值表示向管片内部位移，负值表示向管片外法线方向位移。从图中可以看出，对应上方分区基坑开挖阶段，上行线隆起量约2.0mm，下行线隆起约2.2mm，出入库线隆起约2.3mm。上行线隆起计算结果略小于实测最大隆起量，从工况记录来看，浅坑①区和浅坑②区存在交叉施工，对上行线产生影响，而数值计算分析中未考虑。根据计算结果可知，卸荷比在0.3～0.35时，计算隆深比约0.4‰。
图5-44 上方卸载引起隧道管片变形（单位：m）
隧道腰部位置的相对变形即为隧道的横向收敛变形。根据图5-44，上方开挖卸载作用下引起的横向收敛变形见表5-8，负值表示横向内缩，内缩量约-2.0mm。上方卸载作用下，隧道整体上竖向拉伸、横向内缩，呈“竖鸭蛋”变形姿态。
表5-8 中漕路项目隧道变形统计
工程案例表明，当隧道埋深很大，卸载比较小
时，通过分块、加固、加桩、限时挖土形成底板等措施，是完全有条件控制隧道隆起量小于1‰。