浅谈11号线车站深基坑施工对龙华塔的保护

1　概况

　　1.1　龙华塔介绍
　　龙华塔是上海地区最古老、最宏大的宝塔，为全国重点文物，属于一级保护建筑，迄今已有千余年历史。龙华塔整体性能良好，砖墙壁较厚，每层有木结构的楼层约束，类似现代高层建筑中的筒体结构，具有良好的抗震能力。
　　龙华塔塔基共分四层，第一层在离地表面2m多，打有木桩直径0.18m、长30m，桩间填三合土，第二层为木桩顶上铺0.13m厚垫木，第三层为垫木上加五层总厚度达0.46m的菱角牙子粉，最上层是用方砖砌成高约1.7m砖基。
　　龙华塔塔基与结构见图1、图2。




　　1.2　工程位置
　　上海轨道交通11号线龙华站主体车站位于原龙华旅游城区域内，距离龙华塔为70m，车站呈东西走向，为地下3层结构，为保护龙华塔，车站分为两阶段施工，靠近龙华塔为第二阶段施工，施工车站西端头井及标五段，


　　1.3　地质条件
　　1）拟建场地为滨海平原，①层为填土，结构松散成分复杂；②层为灰黄色粉质黏土，土质随深度增加而变软，呈可塑～流塑状态；③层为淤泥质粉质黏土，流塑，抗剪强度低，夹有薄层粉性土；④层为灰色淤泥质黏土和灰色年之分土夹粉质黏土，流塑，抗剪强度低，具流变特性和触变特性。在这些土层中开挖时，局部可能会产生管涌、流砂。
　　2）拟建场地地下水类型有：浅部土层中的潜水；④2层、⑤2层中的微承压水；深部土层中的承压水（第⑦层为第一承压含水层，第⑨层为第二承压含水层）。
　　3）地层中缺失⑥、⑧土层，第一、二承压水层贯通。
　　4）11号线车站西端头井伸入龙华路，周围管线错综复杂。
2　文物保护的相关措施
　　目前经现场测量，龙华塔朝东、朝北倾斜，朝东最大倾斜率达到9.23‰，朝北最大倾斜率达到23.09‰。对龙华塔现有受力状况的分析结果表明，龙华塔倾斜率达到25‰时，底层局部砌体最大主压应力达到0.83MPa，大于砌体抗压强度。通过对龙华塔的勘察结果和保护要求，建议采取监测报警值为：累计沉降不超过10mm，沉降速率不超过1mm/d，倾斜率增量不超过1‰。
　　根据保护要求，深基坑施工对其影响最为关键的因素为基坑变形和降水影响，以“化整为零分大小坑先后施工”的原则来控制变形、“以隔为主降水为辅”降水原则来治理微承压水和承压水。因此从以下几个方面制定相关措施来优化设计方案。
　　2.1　围护体系
　　西端头井基坑净尺寸为37.8m×21.6m，基坑净面积为861.6m2。基坑开挖深度为25.285m（西端头井）及23.435m（标五段）。
　　西端头井围护结构采用地下连续墙结构，墙厚1.2m、深60m，墙趾插入⑦2-2层土中，对④2层、⑤2层微承压水层进行隔断。地下墙接头采用止水性能好的十字钢板接头，同时在每道地下墙接缝外侧补设3根旋喷桩止水，桩径1200mm，桩搭接300mm，桩底深入底板下3m。
　　基坑竖向布置8道支撑，第一道为钢筋混凝土支撑，第二、三道为钢支撑，第四道结合下一层结构板施工混凝土板撑，第五道为钢支撑，第六道结合下二层板施工混凝土逆筑板撑，第七道为双拼钢支撑，第八道为钢支撑，见图。
　　西端头井下一层板撑下、下二层板撑下、底板下满堂加固，加固深度分别为板下2m、2.5m、3m，采用高压旋喷加固。


　　2.2　降水
　　因基坑开挖深度大，故需对④2层、⑤2层中的微承压水及⑦2土层的承压水需进行治理。其中④2层、⑤2层微承压水层已被地下墙隔断，仅需通过疏干井对基坑内土体进行疏干处理；根据基坑抗突涌验算结果，承压水头降深处于临界位置，为了避免降承压水造成周围环境的影响，在基坑内设置了降压井及观测井，但在基坑开挖过程中留做备用，防止坑底管涌或沸腾。



　　2.3　半逆作法施工流程
　　开挖第一层土方→施工第一道混凝土支撑→（待混凝土支撑达到设计强度后开挖第二层土方）→施工第二道钢支撑（依次施工）→开挖到下一层板底，浇混凝土垫层，搭设短排架，立模扎筋，浇筑下一层板→待下一层板达到设计强度后开挖下一层土方（依次施工）→开挖到底板底，浇底板混凝土垫层，铺设膨润土防水毯，施工底板→（待底板达到设计强度）结构回筑.
3　施工监测
　　3.1监测点布置
　　西端头井的监测点布置见图6。





　　其中AQ为围护结构顶部变形监测点，AP为围护结构侧向位移监测孔，F为房屋沉降监测点，QX为房屋倾斜监测点
　　3.2　监测结果

　　选取围护结构侧向位移监测点AP01点，根据各工况，汇总数据见表1。







4　结语
　　1）从监测数据结果表明，在基坑施工期间，龙华塔沉降监测及倾斜监测数据几乎没有变化，表明基坑开挖施工对龙华塔的保护措施有效、到位。
　　2）通过加深地下墙隔断微承压水层、基坑满堂加固压重减少承压水水头降深的施工措施，实现了基坑顺利收底，收底阶段为保证基坑安全还是对承压水层进行了按需降水，过程中密切观测龙华塔的监测数据和外部水头，均无明显变化，说明采取的措施得当。
　　3）根据之前龙华地区做的相关基坑施工经验，该地区④2、⑤2层微承压水水文复杂，土质偏酸性，可能会造成加固土体或止水帷幕的强度不高、不成桩，因此在围护接缝处理和止水帷幕施工工艺方面需慎重，建议今后该地区的地墙围护采用十字钢板接头，可以有效规避上述风险。
　　4）在一定的基坑暴露时间内，随着基坑开挖深度增加，深度越深，基坑变形越大。因此，在深基坑施工（特别是混凝土支撑形成体系的时间）中需要加快支撑形成时间。通过增加混凝土板撑下素砼垫层的厚度，增加垫层刚度，在混凝土板撑上部设置临时钢支撑，并结合短排架加快混凝土板撑的施工时间，可有效减少基坑的变形。