东西通道是解决上海市CBD核心区交通问题“井”字形通道 (图1) 的重要组成部分，工程西起延安东路隧道浦东出口，沿世纪大道-陆家嘴东路-浦东大道至金桥路，全长约7.8km，并与轨道交通14号线6站6区间共线，其中5个车站与东西通道一体化建设，区间采用双管单圆盾构形式，位于东西通道的下方 (图2) 。

　　 其中地下道路起始于延安东路隧道，沿世纪大道-陆家嘴东路-浦东大道，在龙居路结束，总长约6.1km;工程设计使用年限100年，结构安全等级一级，抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，建筑场地类别为Ⅳ类，抗震构造措施按8度采取，人防等级按常6级和核6级设计。

　　 参照国外相关资料，结合工程的环境特点和使用条件，地下通道结构形式采用单层双孔现浇混凝土箱型框架结构 (图3) ，进出口匝道暗埋部分采用单孔箱涵，出口部分为U形敞开结构 (图4) 。

　　 根据结构埋深、工程地质条件、周边环境条件，围护结构分别选用地下连续墙、型钢水泥土搅拌墙、重力式水泥土搅拌桩等形式。与轨道交通14号线共建共筹，为减少对轨道交通14号线区间隧道施工及工后沉降对通道的影响，通道结构底板上设置注浆孔 (兼泄压孔) ，并在底板下设置工程桩以抵抗不均匀沉降，对部分无条件施作工程桩的区段，通道坑底进行满堂加固。

　　 同时对混凝土材料及其性能要求、混凝土保护层厚度、表面裂缝的最大宽度等方面进行结构耐久性设计;暗埋段防水可采用混凝土结构自防水、接缝防水、顶板防水、泵房防水等措施;当自重不能满足抗浮要求时，采取抗拔桩抗浮措施。

　　 围护结构形式根据工程地质条件、周围环境条件、基坑开挖深度等确定，根据上海成熟的地下工程实施经验，可采用地下连续墙、钻孔灌注桩加水泥土搅拌桩隔水帷幕、型钢水泥土搅拌墙等形式。

　　 地下连续墙结构刚度较大，能承受较大的水平侧向荷载，止水效果好，对控制变形很有利。钻孔灌注桩需另设止水帷幕，鉴于浦东大道路幅宽度较小，沿线管线改移空间紧张，该形式占用路面宽度较大，因此不采用钻孔灌注桩围护。型钢水泥土搅拌墙 (SMW工法) 刚度较小，具有挡土、防渗、可回收、造价较低等优点，适用于浅基坑。

　　 对各技术方案、经济性及施工质量、施工场地、工期等方面综合比选，围护结构方案选用原则如表1所示。

　　 地下通道结构形式为大跨度双孔现浇钢筋混凝土箱形框架结构，结构底板大部分位于 (3) , (4) 层流塑状的淤泥质黏性土层上，间隔20～30m设置结构变形缝。考虑轨道交通14号线区间隧道后期推进的影响，为了减少结构的纵向不均匀沉降，结合在软土地基上建造大跨度双孔箱涵的设计及施工经验，在每段结构变形缝处进行搅拌桩抽条旋喷桩加固，同时辅之以5～6m宽的裙边旋喷桩加固，加固深度为坑底以下3～5m (图5) ，加固指标为28d无侧限抗压强度q_u≥1.0MPa。

　　 通道应满足建筑、道路等专业限界要求，内部结构尺寸根据结构受力要求确定，满足施工阶段、使用阶段的工况要求。

　　 施工阶段底板设置泄水孔;使用阶段按最不利荷载组合计算，垂直荷载仅考虑覆土与结构自重，地下水位按地表下0.5m计，并计入地下墙与土体之间摩阻力。根据计算，当通道顶板覆土小于1.5m时，自重抗浮安全系数小于1.05，结构底板下采取抗拔桩抗浮。

　　 永久荷载包括结构自重、覆土荷载、侧向水土压力。可变荷载中施工荷载按实际取值;车辆荷载:地下通道为公路-Ⅰ级;地面道路为BZZ-100型标准车级;设备荷载按实际取值。偶然荷载包括地震作用、人防荷载。

　　 荷载考虑如下组合:1) 基本作用效应组合:恒载+活载;2) 地震作用效应组合:恒载+部分活载+地震作用;3) 人防作用效应组合:恒载+部分活载+人防荷载;以上组合分项系数采用表2中数值。

　　 沿纵向取单位长度按弹性地基梁计算围护结构内力。围护结构开挖阶段计算时计入结构的先期位移值以及支撑的变形，按“先变形，后支撑”的原则进行结构分析计算。基坑采用了深基坑支挡结构设计计算软件FRWS7.0。

　　 以基坑埋深最深13.9m为例，围护结构采用600mm厚地下连续墙。

　　 根据上述计算结果，地下连续墙最大弯矩为513 kN·m，墙体最大水平位移为19mm<0.14%H=19.5mm (H为基坑开挖深度) ，满足深基坑的一级环境保护要求。

　　 该段地下通道基坑深约为7～10.22m，采用桩长约19～23m的 850，1 000型钢水泥土搅拌墙作为围护结构，沿基坑深度设置一道钢筋混凝土支撑及二～三道609×16钢支撑。

　　 荣成路匝道围护结构根据基坑深度，采用850或650型钢水泥土搅拌墙。

　　 该段地下通道基坑埋深为7.68～12.44m，采用桩长约17.5～28m的 型钢水泥土搅拌墙、22～24m深600mm厚地下连续墙作为围护结构，沿基坑深度设一道混凝土支撑及二～三道609×16钢支撑。

　　 福山路匝道围护结构根据基坑深度，分别采用 型钢水泥土搅拌墙。

　　 该段地下通道基坑埋深为12.92～13.91m，采用桩长约28.5～31m的1 000水泥土搅拌墙、28～39m深的600mm厚地下连续墙作为围护结构，沿基坑深度设置一道混凝土支撑及2或3道609×19钢支撑。

　　 民生路匝道围护根据基坑深度，采用600mm地下连续墙及 型钢水泥土搅拌墙。

　　 该段地下通道基坑埋深为2.7～18.529m，采用 型钢水泥土搅拌墙、20～35m深的600, 800mm厚地下连续墙作为围护结构，沿基坑深度设置一道混凝土支撑及2～4道609×16钢支撑。

　　 内部结构计算模型为支承在弹性地基上的平面框架结构，基底用土弹簧和桩弹簧模拟，分别按重力工况 (恒载+活载 (同时地面超载不对称) ) 、水反力工况 (恒载+水反力) 、临时工况 (恒载+活载+水反力) 进行计算。采用SAP2000有限元软件计算，取纵向长度1.0m为计算单元。计算结果取三种工况的内力和变形包络值。

　　 以埋深最深段为例，进入匝道处主体结构的弯矩、剪力包络图见图6。采用的结构尺寸如表3所示。

　　 东西通道位于轨道交通14号线区间隧道上方，两次斜向下穿东西通道，过银城东路后与通道交汇，沿浦东大道下上下重叠并行，并行段长约5.3km。考虑轨道交通14号线区间隧道后期实施对地下通道的影响，实施通道时预留安全可行的条件。

　　 (1) 围护结构设计

　　 在并行段，围护结构采用地下连续墙或钻孔灌注桩，距离盾构最小净距按2.0～2.5m控制;不满足时，采用型钢水泥土搅拌墙，施工完内插型钢全部拔除。

　　 在斜交段，通道地下连续墙采用短墙，墙趾距盾构净距≥0.5m，同时在地下连续墙外侧盾构推进范围内进行适当加固，以满足后续盾构掘进时的姿态控制要求;采用型钢水泥土搅拌墙围护时，施工完内插型钢全部拔除。

　　 (2) 地基加固措施

　　 围护结构采用型钢水泥土搅拌墙区段，间隔一定间距实施套打桩，同时在通道中部设置钻孔桩，以增强通道结构适应沉降能力;当无条件实施套打桩时，采用了坑底满堂加固及其他加固措施;同时盾构掘进时，为控制地层损失率^[1,2]，采用了同步及后期注浆等措施，以减少盾构推进对通道沉降的影响。

　　 (3) 通道结构

　　 通道预留满足盾构推进时在通道内进行监测的技术条件，同时在通道底板处共预留注浆孔 (兼作卸压孔) ，以满足盾构推进时通道底板下注浆充填的要求，控制通道沉降和隆起，确保通道结构安全。

　　 (4) 盾构管片

　　 盾构管片采取全断面预埋注浆孔措施。

　　 目前轨道交通14号线共建段基本实施完毕，各项控制指标均在规范允许的范围内。

　　 东西通道与已建地铁2号线区间隧道中心线呈30°～37°立体斜交，通道底板与区间隧道间净距约为4m (图7) 。考虑区域的敏感性、穿越环境的复杂性及隧道运营保护的要求高等条件，实施通道工程综合比较了气压沉箱技术、箱涵顶进技术、分小块明挖技术等多种方案^[3,4,5]，通过数值分析，综合比选用采用分小块明挖技术。

　　 利用MIDAS GTS三维有限元分析软件，进行整体建模分析 (图8) ，考虑土体弹塑性模型，局部考虑了土体加固。对不同留土厚度、不同围护结构深度、是否设置抗拔结构、是否进行压载等工况进行模拟，计算结果见表4。

　　 计算表明，留设覆土的高度越大，对于抑制土体的回弹变形也越有效。在其他相同工况条件下，留设7.5m高覆土的变形约为留设4.5m高覆土变形的一半，实施开挖采用分级放坡的方式。

　　 对不同围护结构插入深度的模拟计算表明，适当增加围护结构的插入深度，有助于减小基坑的回弹变形，计算表明，坑底以下插入深度从12m增加到14.2m，回弹变形减小25%，但地下连续墙入土深度继续增加时，回弹变形变化较小，因此基坑围护结构采用深度为29.0m，坑底以下深度为14.2m。

　　 (1) 开挖过程由于上方卸荷，必将引起下卧隧道发生回弹变形，计算得到最大变形约为10.676 2mm。

　　 (2) 将长条基坑化整为零，形成小基坑来实施，对控制下卧隧道变形是极为有利的，无论是基坑回弹量还是隧道衬砌结构的隆起变形都在可控范围之内。

　　 (3) 分条分级开挖可减少一次性卸荷量，避免阶越式突变，对保证隧道安全是有利的。

　　 (4) 隧道的环向差异及纵向差异变形数值皆较小，隧道差异变形处于可控范围之内。

　　 (5) 隧道水平方向变形十分微小，不会危害到隧道安全。

　　 对于区间纵向变形影响，根据Winkler的理论，假设隧道为弹性地基上的无限长梁，则隧道变形W (x) 沿其纵向的分布为:

　　 式中:K为单位长度地基的基床系数，与土体的抗剪强度指标c，φ值等有关;λ为隧道的纵向弹性特征系数， 为隧道的等效抗弯刚度;q (ξ) 为隧道纵向荷载。

　　 由式 (1) 可知，对基坑底部及隧道周边土体进行加固，可以提高土体的c，φ值，增大地基土的基床系数，减小隧道的变形。

　　 对地铁2号线区间隧道周边土体以及隧道上方基坑内土体实施深层搅拌桩加固，对于深层搅拌桩与地铁隧道之间的未达到加固要求的土体，采用水泥+水玻璃双液分层注浆补强加固，以提高该区域土体的弹性模量和土体的强度。

　　 施工期间，地铁2号线正常运营，目前该段通道实施已完成，变形控制在允许范围内。

　　 源深路浦东大道路口既有原水管穿越通道结构，原水管为3 000钢管，与通道平面以112°相交 (图9) 。该段通道基坑埋深约7.85m，宽约34m，通道底与原水管净距约2.8m，与轨道交通14号线盾构区间净距约8.3m。

　　 对该段基坑采用有限元软件PLAXIS 2D模拟基坑开挖对原水管的影响分析 (图10, 11) ，按平面应变问题进行分析，土的本构模型采用DruckerPrager屈服准则。基坑底面以下土体采用回弹模量，其余范围内土体采用压缩模量;利用面荷载模拟坑底土体的卸载，原水管按照等刚度单元模拟进行计算。

　　 分析结果表明，开挖至坑底时，基坑内原水管最大隆起5.0mm，基坑外原水管最大沉降2.8mm，满足原水管保护变形控制标准，即最大沉降及隆起量≤5mm的要求。

　　 为了降低工程实施的风险，确保工程安全，穿越原水管段通道基坑，围护结构采用850水泥土搅拌墙，并且不影响轨道交通14号线区间隧道穿越的型钢不拔除，深度距离原水管顶0.5m控制。

　　 原水管两侧坑底全断面采用全方位高压喷射工法 (MJS工法加固) ，并在加固体内设置抗拔桩，以减小坑底土体开挖回弹对原水管的影响;施工时要求分层、分块开挖，最后一层土分小块开挖，并及时分小块施工垫层、底板，以减小一次卸载量以及卸载时间。

　　 近年来越来越多的城市修建超长型地下通道工程解决城市交通拥堵问题^[1]，该类工程一般具有围护体系多样化、开挖深度起伏大、重要的关键节点多、施工工法多、施工周期长等特点。本文主要从上述几个方面介绍了东西通道地下段的设计理念、计算分析及采取的相应措施为:

　　 (1) 结合东西通道地下段地区的水文地质情况，采用了合理而成熟的施工方法;对方案综合分析，合理采取了围护体系、内部结构体系、关键节点措施方案等。

　　 (2) 坑底加固处理有效改善了被动区土的性质，满足基坑开挖的稳定性要求，同时控制底板不均匀沉降。

　　 (3) 通道结构主线标准段采用单箱两孔现浇混凝土框架结构，主体结构布置简洁、受力合理、传力路径明确，能满足周边环境复杂条件下施工要求，同时该类结构形式施工方便，工期及质量便于控制。

　　 (4) 东西通道与轨道交通14号线共建段、穿越轨道交通2号线等关键节点，根据理论计算的结果，采取了合理的技术措施，既能保证既有建 (构) 筑物的安全，也能满足通道设计及施工合理性。

　　 (5) 该工程比较系统地把地区常用工法组合在一起，合理而经济，可以为本地区的设计提供参考，同时对关键节点采取的措施，可作为相关类似节点的参考。