徐 軍

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

上海大部分地區(qū)為濱海平原型沉積區(qū)。地下水位淺，深基坑工程地質(zhì)環(huán)境差；同時(shí)，上海的深基坑鄰近建（構(gòu)）筑物如地鐵隧道、地下管線、主干道、大廈、居民樓等復(fù)雜多變，對(duì)基坑開挖引起的周邊建（構(gòu)）筑物沉降、變形異常敏感，在開挖過程中需進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[1]。

針對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析的成果很多[2-3]，但大多數(shù)的研究針對(duì)的是周邊環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單的基坑，少有對(duì)形狀不規(guī)則、周圍環(huán)境復(fù)雜、支護(hù)形式多樣的深基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。

本文針對(duì)上海某商辦項(xiàng)目深基坑工程復(fù)雜環(huán)境下的深基坑設(shè)計(jì)施工進(jìn)行了介紹，對(duì)深基坑開挖過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析深基坑施工過程中對(duì)周邊環(huán)境的影響規(guī)律，旨為上海及周邊地區(qū)類似復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程的開挖支護(hù)設(shè)計(jì)、施工提供有益參考。

1 工程概況

1.1 基坑概況

上海某商辦項(xiàng)目擬建2幢高100 m的辦公塔樓和7層商業(yè)裙房，設(shè)2～4層地下室，基坑開挖面積約43 294.0 m2，基坑工程安全等級(jí)和周邊環(huán)境保護(hù)等級(jí)均為一級(jí)，其中鄰近軌道交通運(yùn)營(yíng)區(qū)間隧道側(cè)設(shè)2層地下室，開挖面積約1 853 m2，開挖深度13.4 m，其余區(qū)域設(shè)4層地下室，開挖面積約41 400 m2，開挖深度23.3～24.0 m（圖1）?！?.00 m相當(dāng)于絕對(duì)高程4.00 m，屬于超大深基坑。

圖1 基坑分坑及周邊環(huán)境

1.2 環(huán)境概況

基坑周邊環(huán)境復(fù)雜?；?xùn)|側(cè)為共和新路和軌道交通區(qū)間隧道，共和新路路下有各類管線11根，路上為南北高架；基坑南側(cè)大寧路下有各類市政管線8根；基坑西側(cè)為居民小區(qū)，居民樓大多建造年代較久，采用淺基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)，樓板多采用預(yù)制多孔板，結(jié)構(gòu)改造薄弱，整體性差；基坑北側(cè)為某娛樂城，娛樂城中的劇場(chǎng)采用膜結(jié)構(gòu)。周邊建（構(gòu)）筑物與地下2層基坑的地下連續(xù)墻邊線的距離最近7.5 m，與地下4層基坑的地下連續(xù)墻邊線的距離最近8 m。

1.3 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌類型為濱海平原類型，場(chǎng)地地表分布有厚1.00～5.10 m的雜填土，地表下30.0 m深度段地基土層分布基本穩(wěn)定，30.0～75.0 m深度段地基土層變化較大。根據(jù)勘察報(bào)告提示，淺部第③、④層灰色淤泥質(zhì)黏土，滲透性差，土質(zhì)軟弱，易發(fā)生流變或出現(xiàn)彈簧土現(xiàn)象。場(chǎng)地潛水位埋深0.55～2.40 m，年平均水位埋深為0.50～0.70 m。根據(jù)勘探揭露，該基坑場(chǎng)地第一承壓水水位埋深為2.90 m左右，第二承壓水水位埋深為7.80 m左右。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

地下4層區(qū)域外圍采用厚1.2 m地下連續(xù)墻（十字鋼板剛性接頭，軌道交通50 m范圍內(nèi)采用套銑接頭），深度49.6～54.6 m；各分區(qū)中隔墻采用厚1 m地下連續(xù)墻，深46.6～49.6 m；2層地下室區(qū)域采用厚1 m、深28 m地下連續(xù)墻（圓形鎖口管柔性接頭）。

2.2 水平支撐體系

1區(qū)、2-2區(qū)基坑共有5道鋼筋混凝土支撐；2-1區(qū)、3-1區(qū)、4-1區(qū)基坑共有6道鋼筋混凝土支撐；3-2區(qū)、4-2區(qū)、4-3區(qū)基坑共有6道支撐，第1、5、6道為鋼筋混凝土支撐，第2～4道為鋼管支撐；5區(qū)、6區(qū)、7區(qū)、8區(qū)基坑共有4道支撐，第1道為鋼筋混凝土支撐，第2～4道為鋼管支撐。鋼筋混凝土支撐混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C35，鋼管支撐為φ609 mm×16 mm鋼管，鋼管支撐均帶油壓泵軸壓自動(dòng)伺服系統(tǒng)，加1個(gè)壓力量程達(dá)3 000 kN的油壓泵（帶回鎖功能）。

2.3 基坑加固

本工程采用φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁進(jìn)行裙邊加固，加固范圍和寬度詳見表1，其中靠近軌道交通基坑分區(qū)實(shí)行滿堂加固，三軸水泥土攪拌樁單樁水泥摻量≥25%。5區(qū)、6區(qū)、7區(qū)、8區(qū)墊層采用厚300 mm的C30素混凝土墊層，墊層內(nèi)設(shè)H300 mm×300 mm×10 mm×20 mm型鋼支撐（每幅墻2根）。其余分坑采用厚300 mm素混凝土墊層，局部深坑加固則采用φ1 000 mm@700 mm三重管高壓旋噴樁梅花形布置，加固頂標(biāo)高為坑底標(biāo)高，單樁水泥摻量≥25%。

表1 三軸攪拌樁坑內(nèi)加固類型

坑內(nèi)三軸攪拌樁加固體與地下連續(xù)墻成槽加固體間（或地下連續(xù)墻間）采用φ800 mm@500 mm三重管高壓旋噴樁填充加固，單樁水泥摻量≥25%。

為保護(hù)居民樓結(jié)構(gòu)安全，本基坑在基坑西側(cè)及南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外基地紅線范圍內(nèi)設(shè)置雙排φ350 mm拱形樹根樁，并結(jié)合單排φ400 mm樹根樁作為隔離保護(hù)結(jié)構(gòu)，樁長(zhǎng)28 m。

3 地下水處理

本基坑開挖涉及的潛水含水層，由于被地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔斷了潛水的水平補(bǔ)給來源，故采用真空疏干降水井來完成降水工作；對(duì)于第⑦層的承壓水，考慮到地下圍護(hù)已深入到第⑧1層黏土層中，完全隔斷第⑦層承壓水，并切斷了坑內(nèi)第⑦層含水層水平補(bǔ)給來源，所以在第⑦層承壓含水層布置泄壓井，直接將其壓力釋放、泄壓?？油庠O(shè)置回灌井和觀測(cè)井，如果坑外水位下降超過1 m，視情況進(jìn)行回灌。

4 土方開挖

基坑共分12個(gè)區(qū)，通過對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)方案的研究，確定12個(gè)分坑獨(dú)立交叉、先后施工，土方開挖過程中充分利用時(shí)空效應(yīng)原理，先施工中間的大分坑，后施工靠居民區(qū)和地鐵的小基坑，開挖方案如下：

1）開挖1區(qū)。在1區(qū)開挖前，除本區(qū)外，已完成鄰近分坑3-2區(qū)地下連續(xù)墻、樁基及坑內(nèi)加固。

2）開挖2-1及2-2區(qū)。在2-1區(qū)及2-2區(qū)開挖之前，基坑1區(qū)已經(jīng)開始回筑施工，另外，2-1開挖之前，除本區(qū)外，需完成5區(qū)、6區(qū)地下連續(xù)墻、樁基及坑內(nèi)加固；2-2區(qū)開挖之前，除本區(qū)外，需完成4-2區(qū)及4-3區(qū)地下連續(xù)墻、樁基及坑內(nèi)加固。

3）開挖3-1區(qū)及3-2區(qū)。在3-1區(qū)及3-2區(qū)開挖之前，需滿足1區(qū)出±0.00 m，且2-1區(qū)及2-2區(qū)底板完成澆筑并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；另外，3-1區(qū)開挖前除本區(qū)外，需完成6區(qū)及7區(qū)地下連續(xù)墻、樁基及坑內(nèi)加固。

4）開挖4-1區(qū)及4-2區(qū)。在4-1區(qū)及4-2區(qū)開挖之前，需滿足2-2區(qū)出±0.00 m，且3-1區(qū)及3-2區(qū)底板完成澆筑并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；另外4-1區(qū)開挖前除本區(qū)外，需完成7區(qū)、8區(qū)地下連續(xù)墻、樁基及坑內(nèi)加固。

5）待4-2區(qū)底板完成澆筑并達(dá)到強(qiáng)度后，回筑時(shí)開始開挖4-3區(qū)。

6）待2-1區(qū)出±0.00 m后，即可開挖施工5區(qū)。

7）待3-1區(qū)出±0.00 m，且5區(qū)底板完成澆筑并達(dá)到強(qiáng)度后，即開挖施工6區(qū)。

8）待3-1及4-1區(qū)出±0.00 m，且6區(qū)底板完成澆筑并達(dá)到強(qiáng)度后，即可開挖施工7區(qū)。

9）待4-1區(qū)出±0.00 m，且7區(qū)底板完成澆筑并達(dá)到強(qiáng)度后，即可開挖8區(qū)。

基坑各區(qū)按以下要求實(shí)施：第1層土開挖時(shí)，各分區(qū)根據(jù)開挖順序依次整體式退挖，快速形成第1道支撐；第2層以下土方開挖施工時(shí)，應(yīng)遵循“分層、分塊、留土護(hù)壁、對(duì)稱、限時(shí)開挖施工”的總原則，利用時(shí)空效應(yīng)原理，支撐隨挖隨撐、底板墊層隨挖隨澆。同編號(hào)分塊，土方開挖、內(nèi)支撐架設(shè)或制作需控制在18 h（居民住宅側(cè)）、12 h（地鐵側(cè)）內(nèi)。最后一層坑邊土方從分塊開挖到墊層澆筑完畢須控制在12～24 h內(nèi)，隨挖隨澆墊層，各分塊墊層面積應(yīng)控制在200 m2內(nèi)。

5 基坑監(jiān)測(cè)情況分析

本基坑在開挖過程中進(jìn)行了大量的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包含有周邊建（構(gòu)）筑物垂直位移、水平位移及居民區(qū)房屋傾斜，周邊管線垂直、水平位移，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、坑內(nèi)外地下水位變化、坑外地表沉降等。

由于篇幅限制，下文僅就對(duì)周邊居民樓影響較大且有代表性的1區(qū)及4-2區(qū)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

5.1 圍護(hù)墻體測(cè)斜結(jié)果分析

選擇典型的2個(gè)測(cè)斜孔CX28（1區(qū)）、CX88（4-2區(qū)），測(cè)點(diǎn)布置詳見圖1，對(duì)基坑圍護(hù)墻體測(cè)斜累計(jì)變化進(jìn)行測(cè)量分析（圖2、圖3）。從圖2、圖3中可以看出，墻體的水平位移隨開挖深度的增加逐漸增大，而后逐漸減小，整體呈弓形。CX28孔的墻體最大水平位移為77 mm，CX88的最大水平位移為46 mm。CX28孔最大水平位移值比CX88孔監(jiān)測(cè)值大，這是受開挖面積（1區(qū)＞4-2區(qū)）和開挖時(shí)間（1區(qū)早于4-2區(qū)）以及分坑的水平支撐設(shè)計(jì)影響。另外，根據(jù)最大水平位移值可以看出，隨著坑內(nèi)土方大范圍的卸載，圍護(hù)墻體水平位移較大，在施工過程中需時(shí)刻注意水平支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化，觀察周圍土體變形。而在后續(xù)施工過程中，盡管圍護(hù)墻體測(cè)斜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，但設(shè)計(jì)與施工仍有進(jìn)一步的改進(jìn)空間。

圖2 CX28測(cè)斜孔位移-深度曲線

圖3 CX88測(cè)斜孔位移-深度曲線

5.2 基坑周邊建筑沉降分析

從1區(qū)開挖過程中基坑北側(cè)娛樂城沉降隨土方開挖的變化曲線（圖4）可以看出，建筑沉降隨著時(shí)間的增加而增大，周邊建筑物沉降呈明顯的線性變化，沉降速率變大，在基坑大底板完成時(shí)，該建筑最大沉降為91.1 mm。這是由于地下連續(xù)墻發(fā)生側(cè)向變形帶動(dòng)了周邊土體的滑移產(chǎn)生較大沉降。

另外，開挖過程中地下連續(xù)墻接縫處有多處漏點(diǎn)，坑外水位下降明顯，導(dǎo)致了土體發(fā)生沉降，說明在施工過程中需加快基坑水平支撐的形成，保證地下連續(xù)墻接頭施工質(zhì)量，并且加強(qiáng)坑外地下水監(jiān)測(cè)，適時(shí)做好回灌。

從4-2區(qū)開挖過程中基坑西側(cè)及南側(cè)建筑沉降隨土方開挖的變化曲線（圖5）可以看出，基坑西側(cè)測(cè)點(diǎn)F58、F65、F66沉降變化速率較大，沉降最大值達(dá)到17.9 mm，基坑南側(cè)測(cè)點(diǎn)F84、F85在后期有土體隆起，在整個(gè)4-2區(qū)開挖至大底板完成期間，周邊房屋點(diǎn)沉降變化量相對(duì)穩(wěn)定。

圖4 1區(qū)基坑施工時(shí)北側(cè)某娛樂城沉降隨時(shí)間變化

圖5 4-2區(qū)基坑施工時(shí)周邊居民 樓沉降隨時(shí)間變化

6 結(jié)語

針對(duì)本基坑圍護(hù)工程實(shí)踐與現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)分析結(jié)果，得出以下結(jié)論：

1）針對(duì)超大深基坑，為保證周邊環(huán)境安全，采用分坑施工，先施工中間大基坑，后施工靠近敏感環(huán)境的小基坑。

2）做好基坑加固設(shè)計(jì)，尤其對(duì)靠近敏感建筑的基坑，做好隔離樁設(shè)計(jì)施工顯得尤為重要。

3）地下連續(xù)墻深層水平位移隨開挖深度的增加而增大，深層水平位移為弓形。水平支撐數(shù)量及支撐形式對(duì)地下連續(xù)墻水平位移影響較大。

4）基坑周邊建筑沉降隨著開挖深度的增加而增大，地下連續(xù)墻水平位移較大及坑外地下水水位下降會(huì)加深對(duì)基坑周邊建筑沉降的影響。