1. 工程现状
1.1. 工程概述
机场联络线4标的华泾站位于上海闵行华泾地区，车站全长为563 m。主体基坑分为4个区施工，其中最西侧的4区为盾构接收井(长 × 宽 × 深 = 25.1 m × 27.6 m × 43 m)，在4区基坑的西侧60 m为地铁15号线隧道区间(见图1)，且其南侧为春申塘河道。基坑开挖深度深，工程自身风险及周边环境风险很大。
Figure 1. Foundation pit plan of Zone 4
图1. 4区基坑平面图
因在建隧道需下穿已建15号线地铁区间，接收基坑深度需达到43 m，开挖面位于⑦2土层。根据底板抗突涌稳定性验算，4区基坑开挖时需要对⑦层、⑧2层及⑨层承压水进行降压(其中⑧2与⑨层连通)。为保障地铁运营安全，减少基坑降水对周边环境的影响，将设计地墙深度由85 m变更为107.5 m (墙趾伸入⑩层)来隔断承压水，形成坑内封闭降水。同时，接缝止水采用107.5 m的N-jet工法桩，保证基坑的封闭性。
1.2. 工程地质及水文特征
4区基坑所在区域地质自上而下依次为①1填土、②1黏土、③1淤泥质粉质黏土、④淤泥质黏土、④1粉砂夹粉质黏土、⑤1粉质黏土、⑤1-1粉砂与粉质黏土互层、⑥1粉质黏土、⑦1砂质粉土夹黏土、⑦1-1粉质黏土、⑦2粉砂、⑧11粉质黏土夹粉砂、⑧2粉质黏土与粉砂互层、⑨1细砂、⑩兰灰~褐灰色粉质黏土。4区基坑坑底位于⑦1砂质粉土夹黏土、⑦2粉砂层，围护墙底位于⑩层黏土层中(见图2)。
Figure 2. Geological profile of foundation pit in Zone 4
图2. 4区基坑地质剖面图
2. 施工管控措施
2.1. 地下连续墙施工
由于地墙深度达到107.5 m，地墙接头只有铣接头最适用。4区设有地下连续墙28幅，包含一期槽14幅，二期槽14幅。
地下连续墙施工的导墙、护壁泥浆、槽段接缝及墙趾注浆等都影响周边土体的变形，施工中需严格把控 [1] 。地墙垂直度需要控制在1/1000。
1) 导墙施作。导墙的质量直接影响地下连续墙的施工时轴线和标高的控制，还有起到引导成槽方向、贮存泥浆稳定液位、保持上部土体稳定防止土体塌落等作用。4区基坑地下墙导墙采用30 cm厚C30混凝土，配Φ16@200双层双向钢筋网片，导墙两侧各翻边1.5 m，导墙深度1.5 m。
施工时在两侧导墙之间以￠8 cm的圆木进行支撑，双层排布，支撑间距1 m，以确保导墙的稳定。
2) 泥浆护壁。泥浆作用是使土体开挖面形成一层防止土体垮塌的泥膜。泥浆的比重通常在1.03~1.10之间。
3) 地连墙槽段接缝和墙趾注浆。相邻槽段的地连墙采用“铣接法”连接，成槽过程中通过目测纠偏、铣槽机纠偏装置方式控制成槽精度，最后用超声波检测成槽质量。
为确保连接处止水效果，避免墙后细沙、水等流向基坑影响基坑开挖安全，同时也为控制地连墙的竖向沉降量，以提高地连墙的竖向承载力，对地连墙进行墙趾加固。每幅地连墙安放2根注浆管，伸入墙底0.5 m，每根管最后需采用水灰比0.5~0.6的普通硅酸盐水泥注浆，注浆量不小于4.0 m3。
施工完成后，经第三方检测，28幅地墙的成槽质量测试均合格(成槽厚度、深度、垂直度、槽底成渣)，地墙垂直度也都控制在1/1000以内。经超声波检测，28幅地墙墙身完整全部为I类地墙(见图3)。
Figure 3. Vertical line chart of ground wall
图3. 地墙垂直度折线图
2.2. N-Jet工法桩
采用ø2200 mm的N-jet工法桩做接缝止水，桩长同地下连续墙。工法桩的引孔垂直度控制、水泥浆液喷射质量直接影响地下墙接缝处是否渗漏，施工中需严格把控。
1) 引孔。引孔垂直度是控制工法桩偏差的关键，需要保证钻机水平状态和引孔过程中钻杆的垂直度，引孔采用多导向钻头，每10 m检测一次垂直度，成孔一半深度与完全成孔后均对引孔的垂直度进行检查。
2) 水泥浆液喷射。水泥浆液水灰比为1:1；水泥掺量宜大于40%，喷射过程中控制水泥浆浆压力在40 ± 2 MPa，主空气压力在1.05~1.8 Mpa。
工法桩在正式施工前还要进行试桩，根据桩试情况对施工参数进行适当的调整，以保证桩的效果。开挖前，按照2%的检测比例进行钻孔取芯，强度均>1.5 Mpa。
2.3. 基坑降水
由于地下墙止水帷幕已隔断承压水，故设置2口坑内⑦层降压井，2口坑内⑧、⑨层降压井。
施工过程中要对成孔的垂直度、井管加工及下放、滤料回填这三道工序严格把控。
1) 成孔。孔道的平面偏差不大于1.0 m，孔道的深度偏差不大于+50 cm。成井过程控制钻机底盘的水平度和钻架的垂直度(可利用经纬仪、靠尺、水平尺检验)，采用减压钻进方式，严格按地层控制进尺速度。
2) 井管。井管的倾斜角度不得发生明显变化，管道的安装倾角不得大于1度。管道断面尺寸误差不超过±2毫米，管道长度误差不超过20厘米。当管道下放时，滤水管下部和上部分别安装一组不超过10厘米直径的扶正器，确保滤水管对中。
3) 滤料回填。滤料应回填至滤管以上至少2 m，为确保封隔效果，坑内⑧层和⑨层坑内降压井粘土球以上回填细石混凝土；在细砂、粉细砂、砂质粉土层中，滤料的粒径D50 = (6~12) d50 (d50为降水土层的颗粒粒径)，滤料的不均匀系数不宜大于3。
在降水井施工完成后通过降水实验验证止水帷幕的封闭效果以及计算最大降深，是否能达到设计最大降深的要求。
经过坑内多次单井测试，坑内⑨层水位下降深度约为56.65 m，⑧2层观测井水位下降深度约为58 m，均满足基坑开挖至底时水位控制要求(安全水位控制埋深⑧2层21.07米，⑨层11.89 m)。停抽后24 h水位恢复约40%，止水帷幕的封闭效果整体较好，坑内外水力联系弱。
2.4. 基坑开挖
基坑开挖采用明挖顺作法施工，遵循“分段、分层、单元、分块、对称、平行、留土护壁、限时完成开挖和支撑”的原则，以降低对15号线的扰动影响。4区为端头井，设1个作业面，采取的中心岛式开挖(四角向中心)。同时，应用了“深基坑滑降式快速预支撑系统(简称预支撑系统)”。
预支撑体系是针对超深基坑钢筋混凝土支撑施工期间为有效控制超深基坑围护结构变形而提前安装的临时性型钢框架支撑 [2] 。在每层土方开挖后，预支撑体系可以通过4台卷扬机升降系统快速滑降至开挖面，及时加压形成临时支撑，同时可以以该体系钢框为底模在其上部制作砼支撑(见图4、图5)。
Figure 5. Profile of pre-support system
图5. 预支撑体系剖面图
基坑开挖关键要点：分层开挖时，挖完一层立即进行支护，以缩短裸露的时间。在离地基30 cm处，采用人工挖掘平整，超挖量不得大于2 cm。
2.5. 控制施工对15号线影响的辅助措施
在15号线已运营使用的情况下，对4区的基坑施工采取了相应的辅助措施。
具体措施如下：
1) 开挖中出现地下墙渗漏水及时引流或封堵，避免水土流失引起地面沉降过大。
2) 加强对地铁15号线区间的监控量测，包含15线区间沉降观测点、围护结构的竖向和水平位移、地墙深层水平位移、坑外地表沉降以及坑外水位。在开挖期间，要及时收集整理、分析测量数据。
3) 采用坑内封闭降水，坑外设置应急回灌井的方式，减少周围土体的沉降，降低对地铁15号线的影响 [3] 。
4) 在施工过程中，为基坑的紧急救援做好物资准备，主要有：双快水泥、水玻璃和灌浆加固相关设备。
3. 监测数据分析
分析4区基坑施工过程中地下连续墙深层水平位移及地铁15号线沉降监测数据(见图6~8)。基坑底板浇筑完成时，地下连续墙的深层水平位移最大点CX1值为76 mm，与开挖之前模拟的最大变形值129 mm相比(129 mm是以硬X射线5号井基坑变形数据为基础进行模拟得出，且未应用预支撑体系)，减少了53 mm。
在整个基坑施工过程中，15号线的变形整体呈现为下沉趋势。底板完成1个月后，测量结果显示只有一点CR1累计值−10.48 mm，达到10 mm的报警值，其它点均在10 mm之内。
综上所述，15号线的沉降处于受控桩头，4区基坑施工并未造成其运营影响，表明华泾站4区基坑各道施工工序的管控技术起到了关键作用，施工安全可靠。
4. 结语
文章以临近上海地铁15号线的机场线华泾站4区基坑工程为例，详细介绍了临近地铁超深基坑施工管控技术要点。在施工管控技术中重点介绍了107.5 m地下连续墙、N-jet工法桩、基坑降水以及基坑开挖施工以及控制施工对15号线影响的辅助措施。
Figure 6. Horizontal displacement curve of the wall at the end of support construction for each floor of the ground wall in Zone 4
图6. 4区地墙每层支撑施工结束时墙体水平位移曲线图
Figure 7. Simulation diagram of horizontal displacement curve of the wall of ground wall in Zone 4 (simulated based on hard X-ray data from Well 5)
图7. 4区地墙墙体水平位移曲线模拟图(根据硬X射线5号井数据模拟)
Figure 8. Settlement observation curve of Line 15
图8. 15号线沉降观测曲线图
在施工期间，无渗水和突涌现象发生，验证了该地墙及其接头止水的有效性。基坑开挖中应用预支撑体系，整个基坑开挖用时104天，完成了3万方土方开挖，基坑最大变形76 mm。在降水运行过程中，⑧2与⑨层成功降至了安全水位深度，且坑外观测水位无明显变化，进一步验证了围护结构的封闭性好。同时，15号线的沉降也处于受控的状态，表明该工程施工安全可靠。本文的研究成果可供其它邻近地铁的超深基坑工程借鉴。