3.4.1.1 研究背景
进入21世纪以后，上海轨道交通建设规划以地下线路为主，逐步形成了轨道交通网络化的格局。新建地下线路与已运营线路的换乘成为一个难题，由于当初建设规划的局限性，先建路线车站内未预留与后建路线的换乘通道，后建线路一般通过盾构法穿越已建线路，然后将后建车站设置在距离已建车站较远的区域，形成“L”形或“T”形换乘。虽然此种方法施工期间对运营线路影响相对较小，但造成不同线路之间的换乘通道距离变长，乘客换乘很不方便。
为了缩短乘客换乘距离，世博会后对后建线路的选位提出更高的要求。 目前，上海已出现新建线路车站下穿既有低净空高架建筑物的情况，若基坑采用明挖法施工，不可避免地会产生土体沉降，进而对既有高架结构产生影响。而保证既有结构的安全运营是制约基坑施工的头号因素，也是新建线路车站施工各项工程控制措施的出发点和最终目标。既有结构的附加受力和变形会对结构的使用状态造成影响，既有结构在纵向上的不均匀沉降、横向上的转动、错动直接影响着结构的正常使用。总体而言，穿越既有高架建筑物中新建线路的施工会造成两大方面的影响：一是影响既有结构，可能造成结构的破坏；二是影响建筑物的正常使用，即结构还没破坏，表面的变形已使线路不能正常使用。
在一般的地下工程建设中，保证地层和支护结构的稳定是工程的最终目标。但是在明挖法基坑穿越既有低净空建筑物的工程中，保证既有建筑物的安全可能要远远高于新建结构安全与地层稳定对于施工的要求，必须根据既有建筑物的保护要求，采取有效措施来减小位移和变形。因此，本研究的意义是要摸索出适用于近距离下穿低净空建筑物的基坑施工技术方法，并且在实施阶段能够将开挖卸荷引起的地层变形和临近建筑物沉降控制在允许范围内。
3.4.1.2 工程概况
上海轨道交通12号线龙漕路站是与3号线龙漕路站实现换乘的二线换乘枢纽车站，地理位置位于龙漕路、龙吴路交叉口西侧，沿龙槽路布置，呈东西走向。车站主体结构外包尺寸长为158m，标准段宽19.4m，是地下二层岛式车站，其东侧结构下穿3号线高架区间。
龙漕路站附属结构位于主体两侧，南侧为一个超大基坑，包括2号、3号出入口，1号、2号风井以及与3号线换乘通道，西区区域上部与周边房产开发相结合。南侧附属结构外包尺寸为161m，净宽为30m，地下一层结构，其东侧结构下穿3号线高架区间。北侧附属结构为1号、4号两个独立出入口，地下一层结构，其中1号出入口位于3号线高架西侧，与高架基础的最小距离仅7m。
1.周边环境
车站2倍开挖深度范围内建筑众多，既包括运营中的轨道交通3号线高架车站及区间及早晚高峰人流密集的人行通道等重要市政和交通设施，同时也有建造年代久远且基础较差的住宅楼、办公楼、医院等，基坑施工一旦对周边环境产生影响，后果是十分严重的。
本工程重点保护的建构筑物为3号线高架，3号线高架净空仅5m且围护与高架基础的最小距离仅1.2m，高架基础为600mmPHC管桩，桩长50m，桩底进入⑤3-2层。南侧附属结构南侧为3号线高架龙漕路车站，南侧附属基坑围护与车站基础的最近距离仅3m。
车站主体基坑从40～41号桥墩之间下穿，南侧附属基坑从39～40号桥墩之间下穿，距离北侧附属基坑较近的是41～42号桥墩。3号线高架梁跨均为预应力混凝土简支梁，其平面图见图3-97，纵、横剖面图见图3-98、图3-99，车站主体、南侧附属结构与3号线高架区间相对关系见图3-100。
图3-97 高架平面图（单位：mm）
图3-98 高架纵剖面图（单位：mm）
图3-99 高架横剖面图（单位：mm）
图3-100 车站主体、南侧附属基坑与3号线高架相对关系图
沪南蛋品公司厂房建于20世纪70年代，与基坑最近的建筑是其电梯间和楼梯间，长10m，宽15m，地上五层结构，与车站南侧附属结构F4基坑围护的最小距离仅2m。由于该建筑建造年代久远，基础形式较差，为埋深1.8m的条形基础。车站南侧附属结构与沪南蛋品公司厂房相对关系如图3-101所示。
图3-101 车站南侧附属结构与沪南蛋品公司相对关系图
2.水文地质
本工程拟建场地位于古河道地层沉积区。在勘察孔所揭露深度范围内均属第四系河口、滨海、浅海、沼泽、溺谷相沉积层，主要由饱和黏性土、粉性土、砂土组成，具有成层分布特点。土层由上至下依次为①1，②，③，④1，⑤2，⑤3-2，⑤3-3，⑦2，⑨（图3-102）。
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图3-102 车站地质纵剖面图
上部土层主要以淤泥质黏土为主，包括第③层灰色淤泥质粉质黏土和第④1层灰色淤泥质黏土。该土层含水率高、孔隙比大，土质软弱，高压缩性，具有高灵敏度、低强度的特点。
下部土层以粉、砂土为主，其中第⑤2层灰色砂质粉土夹粉质黏土为微承压含水层，该层埋深较浅且厚度较大。勘察期间测得承压水水位埋深为5.01～5.20m。通过基坑底板稳定性验算，本工程需降⑤2层承压水且由于主体基坑坑底已位于⑤2层，承压水水头需降至坑底以下1m，水位降深大。本工程围护墙趾也仅进入⑤2层，其与井点深度的相对关系决定坑内降水对坑外环境的影响程度，因此本工程降压井结构设计以及围护降水一体化设计后对周围环境的影响都需要通过降水试验来验证。此外本工程第⑥层暗绿色黏性土（硬土层）缺失，第⑤2层、第⑤3-2层、第⑤3-3层微承压水层与第⑦2层承压水层是否存在紧密的水力联系取决于第⑤3-2层灰色粉质黏土夹砂质粉土，该层渗透系数相对较小，是否可以作为“隔水层”考虑，拟通过降水试验来验证。龙漕路站场区内各土层特性概述如表3-50所示。
表3-50 土层分布情况和土层特征表
3.4.1.3 研究内容
项目研究的重点是通过理论模型计算分析12号线龙漕路站下穿3号线高架基坑划分及最优施工顺序，并通过施工全过程进行验证。施工期间分别在基坑围护、降水及开挖过程中试验各项保护技术措施，验证措施的有效性。
1.围护施工阶段技术研究
由于基坑“近距离”与“低净空”的特殊性以及“高标准、严要求”的3号线高架保护等级，因此对基坑围护的选择设置了很大的障碍。在此基础上，对该方案围护施工过程中可能存在的风险点进行研究，包括以下几个方面：
（1）低净空钻孔灌注桩围护施工技术研究；
（2）低净空净距离条件下止水帷幕的选择；
（3）临近既有建筑物基础的扇形MJS工法隔离桩研究；
（4）三重管高压旋喷桩在浅层松散土层的技术改良研究；
（5）不同条件下地基加固工法的比较与适用范围研究。2.基坑施工阶段技术研究
车站主体及南侧附属结构均下穿3号线高架，其中中间承台四周均被挖除，其北侧是车站主体结构，基坑开挖深度16.8m；另外三侧均为车站附属结构，基坑开挖深度10 m。由于该建筑物保护等级要求较高，必须要确保施工阶段沉降控制在允许范围内，因此对可能存在的风险点进行研究，包括以下几个方面：
（1）对既有建筑物基础托换的保护效果研究；
（2）临近建筑物高架顶升应急装置研究；
（3）基坑非同时、非对称施工对围护变形及邻近建筑物沉降控制研究；
（4）逆筑法施工对围护变形以及邻近建筑物沉降控制研究；
（5）自补偿轴力钢支撑对围护变形及邻近建筑物沉降控制作用研究。
3.降水施工阶段技术研究
根据地质勘察资料⑥层土缺失，⑤层土与⑦2层土上下相连分布，⑤2层埋深较浅，承压水降深大，为减小降水对周边环境的影响，结合围护设计对⑤2层承压水降压对周边环境的影响进行研究，主要研究内容包括以下两方面：
（1）基于环境保护的围护与降水的一体化设计研究；
（2）降水对周边环境的影响控制效果研究。
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