截至2018年12月,上海地铁运营线路共16条,共设车站415座,运营里程共705km。地铁线网日均客运量1065.3万人次,总客运量达到38.8亿人次。最高日客运量为2019年3月8日的1329.4万人次。据《国家发展改革委关于上海市城市轨道交通第三期建设规划(2018～2023年)的批复》(发改基础[2018]1831号) ^[1],上海地铁将新建上海地铁19号线、上海地铁20号线一期、上海地铁21号线一期、上海地铁23号线一期、上海地铁13号线西延伸线、上海地铁1号线西延伸线及上海地铁机场联络线、上海地铁嘉闵线、上海地铁崇明线等9个项目,总长度286.1km。到2023年,上海地铁会形成包括23条线路在内,全长1 154km的轨道交通网络(图1)。

　　 随着以公共交通为导向的城市建设(Transit Oriented Development, 简称TOD)模式理论 ^[2]在城市建设中得到越来越多的实践应用,人们逐渐意识到城市轨道交通作为城市运行的主干线,其长期的开发体量和巨大的客流资源带来的重大价值 ^[3],也使得地铁车站建设逐步成为了城市向外扩展延伸、向内改造升级的核心所在。向外借助轨道交通建设及人流,带动周边商业、居住业态的开发。向内借助引导轨道交通建设,重新整合城市资源,对老旧城区进行更新换代。

　　 为充分利用地下轨道交通的便利资源,商业开发与地铁车站共建、周边商业空间与车站“零距离”相连等设计概念越来越多地被提出并得到了实施 ^[4]。这些“零距离”概念下所建成的地下空间综合体的实施必然会为市民生活出行带来方便,同时大幅度提升地下空间的开发价值 ^[5],但在实施过程中也面临着许多需要克服的工程技术难题。本文结合上海城市核心区商业开发项目与地铁车站“零距离”连接的地下综合体工程实践,归纳和提出针对该类基坑工程的若干设计技术难点及解决方法。

　　 上海市静安区大中里地块综合发展项目位于上海市静安区,总建筑面积约486 740m²,其中地下建筑面积174 384m²。场地内拟建一幢170m高办公塔楼(T1)、一幢250m高办公塔楼(T2)、三幢酒店塔楼(T3,T5,T6),商业裙房均为2～4层。大中里项目基坑开挖面积约53 000m²,40号地块开挖深度15.60～19.80m,共坑合建的地铁13号线南京西路站挖深约23.9m。基坑安全等级为一级,外圈环境保护等级为一级。大中里项目建筑总平面及剖面示意图见图2,3。

　　 大中里项目场地为石门一路、南京西路、青海路、威海路所环绕(图2)。场地西侧有在建地铁13号线南京西路站,西南侧有一棵古玉兰树需要原位保护;基坑东侧紧邻云海苑、东方众鑫大厦、岳阳医院、上海医学交流中心等多幢建筑,基坑周边路下市政管线密集。此外,场地内部还分布有运营地铁2号线盾构隧道和民立中学历史保护建筑。基坑环境条件复杂,保护要求极高,设计难度大。基坑周边环境见图4。

　　 项目所处场地地质条件复杂,场地内浅层③淤泥质粉质黏土层、④淤泥质黏土层的土质软弱具有流变特性,且土层厚度约20m,不利于基坑卸荷的变形控制。而深部分布有⑤₂砂质粉土夹粉质黏土层微承压水和⑦₂粉砂层承压水,基坑过程中需要抽降⑤₂砂质粉土夹粉质黏土层微承压水和⑦₂粉砂层承压水,工程风险较大。

　　 (1)大中里项目与相邻地铁13号线南京西路站同期建设,且地铁通车节点已定,工期非常紧张,由于地铁施工阶段需要将石门路交通和管线迁改至大中里项目场地内,将严重影响大中里项目的建设工期。且地铁建成后,再行施工大中里项目,还需考虑地铁设施的保护。因此,设计需要统筹考虑两个项目,设计边界条件极复杂。

　　 (2)场地内存在需要保护的历史保护建筑民立中学,在其下方需要增设4层地下室,设计难度大。

　　 (3)基坑周边分布有运营地铁隧道、民房、管线,环境保护要求极高。

　　 通过与地铁车站共建的大中里地下综合体深基坑的工程实践,进一步总结该工程中的设计技术难点及解决方法,可为类似工程提供参考借鉴。

　　 大中里项目与相邻地铁13号线南京西路站同期建设,且地铁13号线通车节点已定,工期非常紧张,由于地铁施工阶段需要将石门路交通翻交和管线迁改至大中里项目场地内,并考虑到相邻深大基坑不能同时施工,如按照常规项目各自独立设计、实施,则大中里项目的建设工期将延后2～3年。为此,创造性地提出了两个项目合建的筹划方案,并积极协调参建各方以确保方案落地。

　　 大中里项目与地铁统筹合建,实现了民建开发项目与市政公共项目的合作共赢。40号地块基坑共划分为12个分区,先后交叉施工,相邻的地铁13号线南京西路站也划分为5个分区。通过统筹合建,同时满足两个项目的建设要求,分区详见图6。分区筹划方案为:

　　 (1)石门一路(原位置为13号线车站建设区域)交通迁至大中里项目①c,③-1～③-4以及④区内,将管线迁至管廊内,然后再开挖施工车站一期(南、北端头井),以保证地铁盾构区间的推进节点。在道路翻交前,①c和④区的头道支撑及栈桥完成以作为社会道路使用;在管线迁改前,①c,②a,①a,②b,①-e1内管廊结构(结合第一道支撑)全部完成。

　　 (2)待车站一期地下2层板完成后,再整体开挖施工②a区和车站二期(中间段2),两个基坑共坑同步开挖,同时开挖施工车站二期(中间段3)和①-e1区。

　　 (3)待上述分区完成后,再整体开挖施工①a 区和车站三期(中间段1),同时开挖①c和①-e2区。

　　 (4)待以上区域底板施工完成后,再开挖施工①b,①d和②b区。

　　 (5)待车站覆土回填完成后、石门路交通恢复后,且以上分区底板施工完成后,再开挖施工③-1～③-4区和④区。

　　 大中里项目总体筹划有如下优点:

　　 (1)大中里项目T1和T2两个超高层塔楼是工程建设的关键线路,因此,将石门路交通翻交至③-1～③-4区和④区,使得超高塔楼所在的①a区和②a区能够与地铁共坑合建,大大加快了大中里项目的整体工期进度。

　　 (2)对地铁车站也进行分区施工,南北两个端头井先行实施,确保了地铁13号线盾构区间贯通的节点要求。

　　 (3)大中里项目大基坑与地铁车站共坑合建,使得大中里项目地下4层可以紧贴地铁车站设置,避免了地铁先建成后,相邻基坑需要退界导致的地下建筑面积损失,使得大中里项目地下室与地铁车站的互通互联更加开敞便捷。

　　 (4)避免了常规基坑对地铁车站保护所增加的措施,大大节省了工程造价。

　　 通过合理的分区筹划,同时保证了两个项目的建设进度,并解决了石门路的交通疏解和管线迁改难题,设计理念先进,突破了常规项目“各自独立设计、不统筹兼顾”的实施状态,实现了民建开发项目与市政公共项目的合作共赢,创造了极大的经济效益和社会效益。

　　 为配合现场施工,翻交道路需要在③-1～③-4区和④区多次调整,由于道路迁改周期长、费用大的主要原因在于路下市政管线迁改的难度大,因此设计提出了将交通和管线迁改相分离的方案,提前在①c,②a,①a,②b,①-e1区内设置管廊,将管线全部迁入管廊,后期大基坑开挖时该管廊兼作第一道支撑和栈桥,这样后续施工阶段管线不需要再另行移位。现场道路翻交和下挂临时管廊示意图见图7。临时管廊构造图见图8。

　　 民立中学历史保护建筑位于大中里项目地块内,由于地块内整个场地均需要进行深基坑开挖,为此结合建筑总图布置要求和分区开发进度要求,民立中学需要移位保护,并在下方增设地下室。民立中学下方增设地下室具体施工步序示意图见图9。

　　 考虑到民立中学原址位于②a区内,而今后建筑总图将其布置在③-1区(图10),因此首先在石门路交通迁改前,首先在③-1区内完成抗隆沉桩基和新建基础筏板置于地面标高(图11),然后通过平移技术将民立中学平移至该新建基础上(图12,13),待后期③-1区开挖阶段,其新建基础下方的土体再随③-1区同步盖挖施工(图14)。

　　 民立中学移位至新建筏板上方时,筏板和下方桩基为受压工况,而下方土体开挖时,桩基又承担抗拔工作,受力情况复杂。由于抗隆沉桩基、新建筏板基础等措施合理到位,在盖挖施工过程中,民立中学结构安全稳定,使得大中里项目成功的在历史保护建筑下方增设了4层地下室。该设计方案的经济效益和社会效益好,在同类项目中具有推广应用价值。

　　 ②a区支撑平面布置结合管廊结构和地铁基坑支撑体系布置,并避让了T2塔楼的竖向构件,使得T2塔楼可以在不拆支撑的情况下快速回筑(图15),加快了超高层塔楼的施工进度。

　　 (1)围护结构采用1m厚地下墙,支撑采用对撑布置,支护体系刚度大,有利于控制墙体变形;靠近地铁、居民建筑侧坑内进行水泥土加固,改善被动区土体性质,减少基坑位移。

　　 (2)制定时空效应分块开挖方案,分块限时快速开挖土方,减少基坑暴露时间,减少基坑变形。并通过信息化施工,对基坑状态实时监测监控,以策安全。

　　 (3)场地西南角古玉兰树进行隔离保护,大中里项目基坑和地铁车站基坑的围护结构均远离玉兰古树布置,使得玉兰古树得以保存。

　　 (4)场地内承压水层底埋深约52～57m,临近地铁、居民建筑设施侧采用55～60m的超深地墙,进入承压水层下方隔水层深度不小于3m,隔断坑内外承压水层水力联系,同时在坑外设置应急备用回灌措施,必要时开启以确保坑外水位稳定,保护周边环境。

　　 (5)③-1～③-4区紧邻云海苑居民楼,为减少基坑施工过程对其的扰动,同时减少施工噪音、扬尘等的作业污染,③-1～③-4区均采用逆作法施工。

　　 由基坑变形监测数据可知,项目开挖回筑全过程中,围护结构最大侧向变形值为50～60mm,周边地表沉降约20mm,总体而言,因为采用措施得当,基坑开挖对周边环境的影响限制在可控范围之内。

　　 结合上海城市核心区与地铁车站共建项目大中里综合体开发,对项目基坑工程的设计技术难点和创新点进行了归纳总结。这只是该类复杂地下工程中可能遇到的大量技术问题中的一部分,随着城市建设的进一步发展,尤其是已建城区的改造升级工程,所遇到的工程问题也必会越来越复杂,还有大量的技术难题有待进一步的探究和总结。以期本文所述大中里项目基坑工程实践所得的设计技术思路和方法,能为类似的深大基坑工程设计和施工提供参考和借鉴。