5.3.2 案例二：大中里地块综合发展项目
1）工程概况
上海市静安区40号和46号大中里地块综合发展项目位于上海市静安区，基地西临石门一路、北临南京西路、东临青海路、南临威海路。吴江路将本项目地块分为南区（40地块）和北区（46号地块）两个地块，其中南区地块紧邻地铁13号线南京西路站，北区地块范围内有2号线地铁运营隧道从场地东西方向穿越，工程总平面图如图5-45所示。该区间隧道直径为6.2m，管壁厚度为350mm，隧道顶埋深约为9.0m。
南区40号地块（13号线南京东路站）、北区46号地块、13号线盾构（下穿2号线），施工将对轨道交通2号线进行严重影响，其中46号地块风险最大。本案例针对工程北区（46号地块）开挖影响进行分析。如图5-46所示，场地面积约4 300m2，场地内拟建一层和四层的休闲商业广场。一层建筑为工程分块B区范围，采用天然地基基础，开挖面积约为350m2，底板底埋深约为1.55m。A区基坑开挖深度为3.95～4.55m，由于建筑位于2号线运营地铁隧道上方，四层建筑范围均采用桩基础，基础底板底面距离运营隧道顶约4.45m，位于基坑下方的区间隧道长度约为102m，开挖面积约为3 810m2。
2）施工难题及相应的对策
围护桩基采用Φ850SMW 工法桩，内插700×300H 型钢（隔一插一），桩深分别为7.5m、11.5m；隧道中间及两侧的门式加固范围为地面以下17.8m（超隧底3m），最近处加固距离隧道1.5m；143根Φ850mm钻孔灌注桩，有效桩长71.1m，桩端采用后注浆处理，分布于隧道两侧；其余区域为满堂加固，深度7.5m，加固底距离隧道顶1.1m。桩基与土体加固范围与隧道的剖面关系如图5-47所示。
图5-45 工程位置总平面
图5-46 46＃地块基坑开挖分区平面示意
图5-47 46＃地块基坑与2号线工程位置剖面关系
该项目施工场地狭小，周转困难，且场地现场与设计施工流程存在矛盾；须先开挖施工A区基础结构底板，待A区底板完成，再施工B区。为有效控制46号地块开挖施工对2号线的影响，共分59个小块进行施工，每块控制在60m2内；先施工下行隧道上方分块，再施工上行隧道上方分块，过程穿插施工隧道以外区域分块；每分块宽度约3m，保证每块两端至少各有1根桩，单块土体开挖至底板完成不得超过7 h，须在地铁停运期施工作业。A区基坑分块如图5-48所示。
为确保单块施工时间节点及变形控制要求，技术方案做了如下精细化改进：
①优化了钢筋接头搭接方案及归并了钢筋规格。
②采用平板式筏板基础。
③采用10.0cmPS板和2.0cm 九夹模板垫层。
④防水采用每分块放置膨胀止水条。
⑤实际首块施工过程中，预埋件的施工对影响工时严重，采用定位板分组固定预埋螺栓，有效节约了时间。
整个过程中也对施工措施进行了优化：
图5-48 分块区域及施工时间
①土方开挖；围护加固土体无侧限抗压强度达2.5MPa，开挖难度大，采用镐头机、反铲挖土机及人工挖土配合，每分块正式开挖前，将此区域上方土层白天预先打孔破碎，以加快夜间挖土施工速度。
②底板钢筋预制绑扎，一旦垫层铺设形成，即吊装下放。
③凿桩及混凝土浇捣作业安排充足作业工人，根据挖土进度和施工操作面及时安排人工打凿；混凝土提前到位及时混凝土浇捣。
3）施工过程中的地铁监控及分析
钻孔灌注桩和围护搅拌桩施工后，2013年6月20日开始分块施工，2013年10月19日下行线合拢，开始施工上行线上方分块；2013年12月11日，基坑开挖完成，整体底板形成，历时半年。
就46号地块开挖施工，结合上下行分块及分线施工对应时间节点的数据曲线分析，开挖期间2号线隧道上方土体受到损失，隧道上部覆土自重减小使邻近土体回弹，其中下行线6月20日—10月19日正上方土体施工期间累计上抬达4.0mm，此期间上行线变化量较小，不到1.0mm。上行10月19日—12月11日正上方土体施工期间累计上抬达3.0mm，此期间下行变化较小，持续上抬约1.0mm。总体处于安全可控状态。
项目前期由于桩基、加固与围护等施工存在挤土效应，导致隧道开挖前已有隆起，累计至今下行线隧道变化量较大，最大值为+12.2mm。隧道直径收敛变化量较为稳定，累计最大值为+7.0mm。
图5-49、图5-50所示分别为上、下行线电水平自动沉降监测数据。
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5-51所示。建模考虑土体分层，且计算过程中考虑施工工况的模拟，即先开挖下行线上方基坑土体，再开挖上行线上方土体，穿插开挖隧道两侧土体；且工况设置考虑坑内土体满堂加固和隧道两侧抗拔桩。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5-49 上行线电水平自动沉降监测数据
图5-50 下行线电水平自动沉降监测数据
图5-52和图5-53分别为下行线隧道上方土体开挖和上行线隧道上方土体开挖引起的隧道管片变形。从图中可以看出，下行线隧道上方土体开挖时，下行线隧道管片呈现竖向拉伸变形趋势，而邻近上行线变形趋势倾向于朝基坑侧的刚体位移；上行线隧道上方土体开挖时，隧道管片表现出同样的变形趋势。
图5-51 大中里项目有限元计算模型
图5-52 下行线上方土体开挖引起的隧道管片变形（单位：m）
图5-53 上行线上方土体开挖引起的隧道管片变形（单位：m）
表5-9列出了大中里项目隧道正上方土体开挖引起的隧道管片的变形。根据计算结果可知，在卸荷比为0.5时，隧道隆起量约占挖深的1.3‰。
需要注意的是合适的加固、桩基、分块、限时挖土等措施，对控制隧道隐患十分有效，但地基加固也是一种扰动，对隧道产生挤压作用，需要在工程施工中加以优化。
表5-9 大中里项目隧道变形统计
