上海董家渡金融城工程項(xiàng)目（北地塊）地下空間施工技術(shù)創(chuàng)新

伍小平

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海市董家渡金融城工程項(xiàng)目地處上海市黃浦區(qū)小東門街道616、735街坊，是集辦公、商業(yè)、酒店與住宅于一體的大型城市綜合體建筑群（圖1）。

1.1 工程位置及規(guī)模

圖1 上海董家渡金融城效果圖

上海董家渡金融城工程項(xiàng)目以董家渡路為界劃分為南北2大標(biāo)段（地塊），其中，北地塊（圖2）占地面積88 714 m2，總建筑面積584 000.6 m2，地上建筑面積353 536.5 m2，地下建筑面積230 464.1 m2。

北地塊地上包括1棟300 m、1棟150 m高的超高層建筑及商業(yè)裙房，另有2棟辦公樓（55、77 m），1棟多層商業(yè)建筑及一片中央綠地；地下以4層為主，部分地下3層。

圖2 工程位置

1.2 工程周邊環(huán)境

1）周邊道路。工程場(chǎng)外道路除中山南路外均為單向行駛道路，北側(cè)王家碼頭路為西向東車道，路幅6 m；西側(cè)外倉(cāng)橋街為南向北單車道，路幅5 m；東側(cè)為中山南路，為北向南3車道，路幅24 m，中山南路地下通道正在施工；南側(cè)董家渡路為保護(hù)地下管線不考慮施工重車通行，路幅8 m。

2）周邊管線。場(chǎng)地南側(cè)董家渡路下方有1根管徑為1.8 m的雨污合流管，為市級(jí)管線，承擔(dān)周邊片區(qū)污水和雨水的排泄，另有DN500 mm的給水管、DN300 mm的燃?xì)夤堋㈦娏托畔⒐芫€；西側(cè)外倉(cāng)橋街下為鑄鐵配水管和混凝土合流管；北側(cè)王家碼頭路下為配水管和雨水管；東側(cè)中山南路下為300 mm管徑的煤氣管和水管等。

3）周邊建（構(gòu)）筑物。南側(cè)三面環(huán)繞天主教堂，該教堂始建于1847年，條形獨(dú)立基礎(chǔ)，磚木拱型結(jié)構(gòu)，為市級(jí)文物保護(hù)建筑；西側(cè)多為1～3層的磚木結(jié)構(gòu)房屋，一般在解放前建造；北側(cè)為綠城黃浦灣項(xiàng)目，為高層住宅；東側(cè)為正在施工中的中山南路地下通道，地下2層，中段為采用樁基筏板的人保大廈，通過(guò)天橋連廊與輔樓相連，輔樓6層，無(wú)樁基（圖3）。

圖3 周邊道路與建筑

1.3 基坑概況

本工程地下室共劃分為5個(gè)標(biāo)段，為保護(hù)基坑邊上的天主教堂，將天主堂周邊劃分出4個(gè)小坑。故本工程基坑劃分為A1、T1、J1、GL、F1及天主堂保護(hù)區(qū)（G2、F2、J2、A2）共9個(gè)基坑，開(kāi)挖總面積74 081 m2（圖4）。其中T1基坑普遍挖深25.9 m，地下4層結(jié)構(gòu)；GL基坑普遍挖深23.6 m，采取逆作法施工，地下4層結(jié)構(gòu)；A1、J1、F1區(qū)基坑挖深18.9～19.4 m，順作法施工，地下3層結(jié)構(gòu)。

圖4 基坑分區(qū)示意

1.4 水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)區(qū)屬于上海地區(qū)濱海平原地貌類型，場(chǎng)地地基土在勘察深度范圍內(nèi)均為第四系松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土和砂土組成（圖5）。

圖5 工程水文地質(zhì)條件

本工程緊鄰黃浦江，屬于典型江灘土；地表潛水高度－0.5 m。第⑧層局部缺失，承壓含水層⑦、⑨層連通，承壓水高度相對(duì)標(biāo)高－6.00 m。經(jīng)計(jì)算，基坑開(kāi)挖至15.1 m時(shí)開(kāi)始降承壓水。⑨9層與黃浦江連通[1-2]。

2 工程特點(diǎn)分析

2.1 安全施工問(wèn)題

中心城區(qū)大型城市綜合體地下空間施工包括2個(gè)方面的安全問(wèn)題。

一是基坑本身的安全問(wèn)題。綜合體規(guī)模一般都較大，地下空間施工往往是由多個(gè)基坑組成的基坑群施工，基坑群施工風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)相互疊加后遠(yuǎn)大于單坑，要考慮基坑施工的先后順序、先后施工的基坑之間的相互影響等因素。

二是基坑施工期間周邊環(huán)境的安全。城市中心區(qū)建筑密集且多為老舊建筑或新建豪宅，地下管線縱橫交錯(cuò)，鄰近建筑地下結(jié)構(gòu)或地下空間已經(jīng)開(kāi)發(fā)。新建大型綜合體地下空間往往對(duì)上述既有建筑結(jié)構(gòu)、管線產(chǎn)生影響，甚至造成破壞，如不進(jìn)行有效的安全控制，極易發(fā)生重大事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。本工程中的天主教堂已超過(guò)150年歷史，結(jié)構(gòu)破損比較嚴(yán)重，要在地下空間施工的2～3 a內(nèi)，在土方開(kāi)挖和基坑降水引起雙重變形的情況下保證天主教堂的安全，難度非常大。另外，還要考慮到董家渡路下方的雨污合流管的保護(hù)。

處于軟土地區(qū)的上海，由于土層軟弱、地下水位高、土層含水量大、流變性強(qiáng)等特點(diǎn)，在地下空間建設(shè)時(shí)，基坑自身安全及鄰近建筑、管線等設(shè)施的安全是關(guān)鍵問(wèn)題。

2.2 環(huán)境保護(hù)問(wèn)題

由于噪聲問(wèn)題，中心城區(qū)的樁基一般較少采用打入樁，而采用鉆孔灌注樁。本工程全部采用鉆孔灌注樁，總共幾萬(wàn)根樁，采用工程鉆機(jī)正循環(huán)自然造漿護(hù)壁成孔，產(chǎn)生的廢漿量巨大。大量泥漿外運(yùn)造成環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)也將造成中心城區(qū)的交通問(wèn)題。如何處理廢漿，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響。在中心城區(qū)建綜合體往往是將場(chǎng)地內(nèi)的老舊建筑推倒重建，遺留舊基礎(chǔ)的處理也是一大難題。本工程所在地是原上海市南市區(qū)董家渡街道，建筑密集，有鉆孔灌注樁基礎(chǔ)和圍護(hù)存在，清障過(guò)程中如何在既減少建筑垃圾的同時(shí)又能確保對(duì)環(huán)境影響最小是一個(gè)需要研究的課題。

2.3 交通問(wèn)題

交通問(wèn)題包括場(chǎng)外交通和場(chǎng)內(nèi)交通2個(gè)方面。中心城區(qū)交通方便是對(duì)施工有利的一面，但同時(shí)道路狹窄、單向道較多，受上下班高峰影響，對(duì)土方、建筑垃圾外運(yùn)，混凝土、鋼結(jié)構(gòu)材料的進(jìn)入等都造成不利影響。本工程場(chǎng)外道路除中山南路外，均為單向行駛道路，且較狹窄，路幅均不超過(guò)10 m。而本工程開(kāi)挖土方量達(dá)1 600 000 m3，混凝土方量達(dá)700 000 m3，鋼結(jié)構(gòu)逾20 000 t。特別是大底板大體積混凝土澆筑期間，往往是在2～3 d澆筑10 000 m3混凝土的同時(shí)還需開(kāi)挖土方，交通組織壓力非常大。

3 施工技術(shù)創(chuàng)新

3.1 周邊建筑、管線的保護(hù)

3.1.1 天主教堂的主動(dòng)保護(hù)

董家渡天主教堂采用磚木結(jié)構(gòu)，外圍采用磚墻和墻中磚柱承重，中間采用磚柱承重，承重磚墻和磚柱采用青磚、灰漿砌筑，屋面為三角形木屋架，木屋架插入墻體或擱置在磚柱和磚拱上。根據(jù)建設(shè)年代、結(jié)構(gòu)類型推斷，基礎(chǔ)類型為磚砌大放腳條形基礎(chǔ)、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。

本工程地下空間施工前，經(jīng)檢測(cè)單位鑒定，天主教堂結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多處裂縫且出現(xiàn)報(bào)警值，室內(nèi)柱傾斜較大，結(jié)構(gòu)為危房，且距離基坑最近僅為6.29 m。

經(jīng)多方案分析與比選，最終決定采用主動(dòng)加固保護(hù)方案。其工藝如下：

1）結(jié)構(gòu)加固，對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以保證危房結(jié)構(gòu)在主動(dòng)托換過(guò)程中的安全。

2）管棚托換，采用鋼管穿透基礎(chǔ)并壓漿，將上部結(jié)構(gòu)荷載逐漸轉(zhuǎn)換到鋼管。

3）上托盤梁連同鋼管形成托盤梁，形成基礎(chǔ)整體，至此上部結(jié)構(gòu)全部由整體托盤梁承擔(dān)。

4）壓靜壓錨桿樁，安裝千斤頂同步頂升托換，將上部結(jié)構(gòu)及整體托盤梁的荷載轉(zhuǎn)換到由錨桿樁承擔(dān)。

5）安裝儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉降，如不均勻沉降過(guò)大，可通過(guò)調(diào)節(jié)該處千斤頂使托盤梁保持平衡。

托換后天主教堂的上部結(jié)構(gòu)裂縫未再增大，結(jié)構(gòu)安全處于受控狀態(tài)。

3.1.2 雨污合流管的保護(hù)

董家渡路下方管徑1.8 m的雨污合流管在南北2個(gè)深基坑的中間，都在深基坑施工的影響范圍之內(nèi)。該管為1964年修建的混凝土管，年份久，損傷嚴(yán)重，抗變形能力差，保護(hù)難度大。

在綜合比較原位保護(hù)方案、翻交方案、非開(kāi)挖管道修復(fù)原位保護(hù)方案等幾個(gè)方案后，最終選定“合流管永久改遷共同溝方案”，即先施工北地塊基坑南邊地下連續(xù)墻及另一側(cè)鋼板樁圍護(hù)和一柱一樁，施工共同溝主體結(jié)構(gòu)，完成后將董家渡路下方的管線放入共同溝（圖6）。

圖6 共同溝方案

3.2 環(huán)境的保護(hù)

3.2.1 廢漿的處置

針對(duì)鉆孔灌注樁的廢漿處理，工程采用泥漿分離技術(shù)，通過(guò)絮凝劑和泥漿充分混合攪拌后進(jìn)行絮凝，傳送至濾布進(jìn)一步過(guò)濾泥漿，最后通過(guò)滾壓將泥漿分別變成泥塊和水排出。

本工程所用的泥漿分離器通過(guò)將泥漿轉(zhuǎn)化為能夠外運(yùn)的土方以及可再循環(huán)利用的清水，避開(kāi)了目前泥漿外運(yùn)遇到的瓶頸問(wèn)題。同時(shí)占用場(chǎng)地不大，能源消耗有限，單機(jī)的泥漿日處置能力相當(dāng)可觀。

3.2.2 地下障礙物的清除施工一體化

在本工程F地塊內(nèi)存在一處大小約為36 m×64 m的廢棄基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，底板深度11 m，為厚1.5 m鋼筋混凝土底板，且下有φ600 mm的鉆孔灌注樁（樁長(zhǎng)約25 m）；此外，廢棄基礎(chǔ)外圍存在φ900 mm及φ1 100 mm鉆孔灌注樁圍護(hù)，樁長(zhǎng)約23 m，上部回填雜填土。廢棄基礎(chǔ)的存在使得范圍內(nèi)擬施工的210根φ600 mm、深度42 m鉆孔灌注樁工程樁及立柱樁無(wú)法正常施工，必須采取措施進(jìn)行處理。

常規(guī)的工藝為：利用原廢棄基坑圍護(hù)樁進(jìn)行基坑圍護(hù)施工，采用明挖法直接開(kāi)挖到底破除大底板，之后校對(duì)底板下老樁樁位與新樁關(guān)系，調(diào)整樁位，最后用水泥土回填后重新開(kāi)展樁基施工。

按照常規(guī)工藝，相當(dāng)于先開(kāi)挖一個(gè)深基坑來(lái)清除地下障礙物，然后再回填一個(gè)深基坑以作后續(xù)樁基，無(wú)論是工期、環(huán)境保護(hù)還是成本都不合算。項(xiàng)目部通過(guò)研究，采用清障-樁基施工一體化工藝，成功地解決了這一問(wèn)題。

清障-樁基施工一體化工藝為：采用全回轉(zhuǎn)清障CD機(jī)引孔直至穿透底板以下，如在底板下未發(fā)現(xiàn)廢棄舊樁，則在原套管內(nèi)根據(jù)樁徑安裝深護(hù)筒，并在套管及護(hù)筒之間采用低摻量水泥土回填；之后改用GPS系列鉆機(jī)成孔鉆進(jìn)直至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高位置，完成灌注樁成孔作業(yè)，開(kāi)始后續(xù)工序；如清障位置下恰好存在舊樁，則使用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)直接成孔至樁底標(biāo)高位置，埋設(shè)深護(hù)筒后開(kāi)始安裝鋼筋籠，之后進(jìn)行混凝土灌注。該技術(shù)方案的核心在于利用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)強(qiáng)大的削銑能力，在清除障礙物的同時(shí)直接在清障孔位置施工灌注樁，做到清障作業(yè)和鉆孔樁成孔作業(yè)的一體化施工。清障-樁基施工一體化工藝，在節(jié)省工期的同時(shí)，減小了對(duì)環(huán)境的影響，值得推廣。

3.3 交通問(wèn)題的解決

中心城區(qū)綜合體地下空間施工的交通問(wèn)題主要在于土方外運(yùn)和混凝土的進(jìn)場(chǎng)。土方外運(yùn)可以通過(guò)基坑分階段開(kāi)挖來(lái)避免土方集中外運(yùn)。另外，本工程GL地塊為逆作法，面積近30 000 m2，逆作法的出土相對(duì)分散。因此，土方外運(yùn)對(duì)交通的影響在可控范圍內(nèi)。

對(duì)交通問(wèn)題影響最大的是混凝土澆筑，尤其是大體積混凝土底板澆筑，短時(shí)間內(nèi)必須澆筑上萬(wàn)方混凝土，大量的攪拌車集聚在場(chǎng)地內(nèi)，造成場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)行不暢，部分?jǐn)嚢柢囍荒芏氯趫?chǎng)外。顯然，靠增加汽車泵的做法無(wú)法解決這一問(wèn)題。

溜槽是解決這一問(wèn)題的有效辦法。溜槽占地空間遠(yuǎn)小于汽車泵，可設(shè)置多個(gè)溜槽，溜槽的卸料速度一般為5 min一車，按1車20 m3混凝土計(jì)，保守估計(jì)一個(gè)溜槽卸料點(diǎn)150 m3/h，效率遠(yuǎn)高于目前較常用的62 m汽車泵（60～80 m3/h）?；炷粮咝У男读?，減小了攪拌車等車時(shí)間，場(chǎng)地內(nèi)可以不設(shè)蓄車點(diǎn)，保證了場(chǎng)內(nèi)交通的順暢，也避免了攪拌車堵塞在場(chǎng)外。

但傳統(tǒng)的溜槽出料口固定，一旦該點(diǎn)混凝土堆料較多，必須暫時(shí)停止使用，這限制了溜槽高效卸料能力的發(fā)揮。項(xiàng)目部通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了“裝配式全回轉(zhuǎn)溜槽”（圖7）。一個(gè)卸料點(diǎn)可由2套溜槽組合而成，上部溜槽出口對(duì)接好下部溜槽的收集料斗，每個(gè)溜槽都可360°旋轉(zhuǎn)（受基坑支撐影響，實(shí)際可180°旋轉(zhuǎn)），大大提高了卸料點(diǎn)的覆蓋范圍。

3.4 工業(yè)化與信息化創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用

3.4.1 預(yù)制裝配式施工設(shè)施的應(yīng)用

一些施工臨時(shí)設(shè)施如果能夠采用預(yù)制裝配式或工具式，反復(fù)使用，可達(dá)到節(jié)省材料、節(jié)省成本，并且達(dá)到環(huán)保的效果，如本工程采用的裝配式全回轉(zhuǎn)溜槽。

在本工程中采用了一種裝配式梯籠（圖8）作為深基坑上下通道。梯籠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)練，上下通行巧妙，安裝拆除方便，節(jié)省成本。

圖7 裝配式全回轉(zhuǎn)溜槽

圖8 裝配式梯籠

3.4.2 信息化技術(shù)的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的混凝土全流程管控的梳理與改進(jìn)，引入物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、二維碼技術(shù)、BIM等，研發(fā)一套基于BIM的混凝土施工全流程智慧管控系統(tǒng)，應(yīng)用于J1地塊大體積混凝土底板澆筑的管控過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了混凝土可視化的智慧管控（圖9）。

圖9 基于BIM的混凝土全流程智慧管控系統(tǒng)

4 結(jié)語(yǔ)

作為典型的中心城區(qū)大型城市綜合體的董家渡金融城項(xiàng)目地下空間正在施工，本文沒(méi)有從總體施工部署上討論中心城區(qū)城市綜合體地下空間的施工，而是選取一些較有創(chuàng)新的工藝、設(shè)備、技術(shù)，解決其施工的共性技術(shù)難題，在工程實(shí)踐中取得了良好的效果，可供類似工程借鑒。