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。
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。
图1 龙华塔照片
图2 龙华塔基础形式
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,
图3 车站平面布置图
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。
图4 西端头井基坑支撑示意图
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。
图5 疏干井、降压井布置及结构图
J1、J2为(4)2、(5)2、(5)3-1层降压兼疏干井,Y7-1、Y7-2为(7)层降压井
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。
西端头井监测点布置图
龙华塔监测点布置图
图6 监测点布置图
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。
表1 围护结构侧向位移监测数据统计表
表2 龙华塔沉降监测数据统计表
表3 龙华塔倾斜增量监测数据统计表
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。