陳銀河

（騰達(dá)建設(shè)集團股份有限公司，上海市 201204）

1 工程概況

上海市浦東新區(qū)浦東南路某工程沿浦東大道東西方向布置，在浦東南路東側(cè)，橫跨即墨路。擬建車站總長約228 m，寬度約25 m，底板埋深約22 m；整個基坑圍護的形式為厚1 000 mm 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，A-1、A-2 區(qū)基坑支護型式為 7 道支撐（第 1~ 第4道設(shè)計為混凝土支撐、第6 道為φ 800 鋼支撐、其余為φ 609 鋼支撐）；B 區(qū)基坑支護型式為6 道（第1~第4 道設(shè)計為混凝土支撐、第5 道為φ 800 鋼支撐、第6、第7 道設(shè)計為φ 609 鋼支撐體系）。車站地下2層設(shè)計為站廳層，地下3 層設(shè)計為站臺層，兩端分別與東西通道相連接（見圖1）。

2 基坑開挖難點分析

2.1 基坑周邊主要建（構(gòu)）筑物情況

浦東南路某工程地處浦東新區(qū)中心城區(qū)，車站周邊重要且高大的建筑物眾多，施工過程中易對周邊建筑物造成影響。因此，重點保護周邊建構(gòu)筑物是本工程的重難點。

車站南側(cè)為13 層的東方醫(yī)院，東南角為多層的上港小區(qū)，距離主體基坑13 m；車站北側(cè)為26 層船舶大廈、28 層世紀(jì)大樓，距離主體基坑29.4 m；車站東北角為18 層上船大樓，距離主體基坑僅4.5 m。

2.2 基坑周邊主要管線情況

圖1 浦東南路車站基坑分段圖

浦東南路某工程在浦東大道南側(cè)有DN1000 雨水管，埋深1.3 m，距主體基坑0.9 m；DN600 污水管，埋深2.2 m，距主體基坑2.2 m；DN500 上水管，距主體基坑4.6 m；21 孔電力管，距主體基坑2.5 m；電信36 孔，距主體基坑3 m；信息6 孔，距主體基坑3.7 m；浦東大道北側(cè)還有DN300 上水管、DN300 燃?xì)夤艿龋妶D2。

圖2 周邊管線圖

施工前，需將即墨路下橫穿車站的35 kV 電力電纜及12 孔信息管進行臨時搬遷，待即墨路蓋挖頂板完成后搬至蓋挖頂板上。車站南北兩側(cè)管線均距基坑非常近，施工期間應(yīng)對其進行重點保護。

2.3 巖土分層及特性

（1）淺部為淤泥質(zhì)黏土，主要在③、④層，灰色黏質(zhì)粉土為③層中的夾層，局部砂質(zhì)粉土。

（2）第⑤1層灰色粉質(zhì)黏土層分布較穩(wěn)定，層頂埋深為16~18 m。

（3）第⑥層粉質(zhì)黏土層在車站全長分布，層頂埋深一般約23.5 m。

（4）第⑦層根據(jù)土性可劃分為2 個亞層，沿車站均有分布。第⑦1層砂質(zhì)粉土層層頂埋深為27~28 m；第⑦2層粉砂層頂埋深為35~37 m。

車站主體基坑坑底位于⑤1層粉質(zhì)黏土中，圍護墻墻趾底位于第⑦2層粉砂中。車站主體基坑地質(zhì)剖圖見圖3。

圖3 車站主體基坑地質(zhì)剖圖

2.4 工程水文地質(zhì)條件情況

根據(jù)勘察資料及區(qū)域水文地質(zhì)資料報告分析，本場地地下水分為以下2 類。

（1）淺部黏性土層中的潛水。潛水穩(wěn)定水位埋深為1.0~2.0 m（絕對標(biāo)高為2.50~1.1 m）。潛水水位主要受潮汐、降水量、季節(jié)、氣候等因素的影響而發(fā)生變化。

（2）承壓水。工程整個線路展示的承壓水分布于⑦層粉砂中，⑦層是上海地區(qū)第一承壓含水層，結(jié)構(gòu)頂板埋深為27~28.8 m、頂板標(biāo)高為-24~-25.5 m。承壓水的水位會隨著季節(jié)的變化而呈幅度不等的周期性變化。根據(jù)長期水位觀測，承壓水埋深一般為3~12 m。

擬建工程場地淺部的地下水對混凝土具有微腐蝕性，故而在干濕交替條件下容易對鋼筋混凝土中的鋼筋產(chǎn)生弱腐蝕性。

2.5 不良地質(zhì)現(xiàn)象

（1）厚層填土。擬建場地填土厚度普遍較厚，一般為1.5~2.0 m，局部區(qū)域厚度達(dá)到3.4 m，填土表層多為20~100 cm 道路混凝土地坪，夾有大量磚塊及建筑垃圾等物。樁基及圍護墻施工中應(yīng)考慮該因素產(chǎn)生的不利影響，如局部清障，采用高導(dǎo)墻等措施。

（2）淺層氣。上海地區(qū)的淺層氣分布零散，氣壓、流量差異懸殊。在本場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有淺層氣溢出現(xiàn)象。

3 基坑開挖技術(shù)分析

3.1 降水抽灌一體化

由于東坑南、北兩側(cè)建筑物近距離靠近基坑，因此，為確保周圍建筑物的安全，施工時先收集、分析中坑、西坑開挖期間降水對周圍環(huán)境影響的數(shù)據(jù)，最終計劃東坑采用抽灌一體化。在東坑內(nèi)設(shè)置減壓降水井、水位觀測井、側(cè)滲漏應(yīng)急備用井，又在坑外側(cè)布置應(yīng)急回灌井?；毓嗑?3 m，過濾器14 m，進入第⑦2層8 m，回灌井間距5 m，共布置8 口，采用抽灌一體化，抽取的水過濾達(dá)到回灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)再進行回灌。

（1）施工回灌井時，先進行回灌試驗，分析地下水回灌條件下滲流場和沉降的變化特征，并明確回灌壓力、回灌量、回灌井結(jié)構(gòu)等回灌參數(shù)，為控制周邊水位和沉降變化的地下水回灌措施的可行性和有效性提供工程檢驗數(shù)據(jù)。

（2）根據(jù)現(xiàn)場回灌試驗成果，對回灌方案進行調(diào)整并施工。

（3）基坑開挖過程中，加強觀察臨近保護性建筑的觀測井/回灌井水位，待觀測水位降大于2 m 時，啟動回灌裝置，進行抽灌一體化。

3.2 基坑支撐體系的補強措施

在擬建工程的支撐體系中，在已經(jīng)設(shè)計的3、5這2 道軸力補償系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮到周邊環(huán)境與土質(zhì)、水文情況，再增加2、6 這2 道鋼支撐軸力補償系統(tǒng)。

軸力補償系統(tǒng)采用了液壓加機械的雙自鎖設(shè)計，該設(shè)計安全可靠，數(shù)據(jù)傳輸采用無線化，更加穩(wěn)定、快速、可靠（見圖4）。系統(tǒng)還提供24 h 的實進遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)訪問及報警功能。運用精確化變形控制理念對基坑圍護變形進行控制，同時建議第3 道支撐改為φ 800 的鋼支撐，以適應(yīng)控制變形所需要的大軸力工況，這將在一定程度上減小或阻止墻體變形的進一步發(fā)展，確保周邊建筑物的安全[1]。

3.3 多種開挖機械的合理配置

基坑整體的挖土方法決定了挖土機械的選擇，同時挖土機械的不同又決定了每層土壤的挖土方式不同。對于深層土，若采用抓鏟較大的作業(yè)半徑，可實現(xiàn)盆式挖土工藝，但其對支撐間距有一定要求，當(dāng)支撐間距較小時無法使用。由于基坑內(nèi)的土方需要小挖機進行翻土，這就需要考慮挖機的土方能力和尺寸[2]。

圖4 基礎(chǔ)變形監(jiān)測

基坑第 1、第 2 層（10 m 范圍內(nèi)）土方，利用長臂挖掘機較為適宜，但隨著基坑深度的增加，長臂挖掘機在操作時無法直接目視，容易造成下層土超挖，故基坑第3~ 第6 層土方采用對基坑擾動小的多瓣式電動抓土機進行開挖，但該抓土機抓斗的側(cè)向尺寸對各支撐間距有一定影響。經(jīng)分析后，開挖機械選擇用1 臺抓土機配備2 臺能力和尺寸符合要求的小挖機。

3.4 基坑土方開挖策略

考慮到土體的流變性作用，應(yīng)盡快挖土，讓基坑縮短無支撐的暴露時間，以便更好地控制基坑變形的發(fā)生。同時還要考慮到土體的觸變性，減少挖土?xí)r產(chǎn)生的擾動對下層土體的影響，避免被擾動區(qū)的土體強度降低所帶來的土體變形?；拥拈_挖方式中還必須考慮鋼系梁、格構(gòu)柱與鋼支撐的空間關(guān)系、抓斗與支撐的幾何空間關(guān)系、坑內(nèi)小挖機在支撐安裝時的停放位置、坑內(nèi)小挖機的吊裝空間等因素，結(jié)合坑邊留土護壁工藝，提出相對應(yīng)的開挖方法。本工程結(jié)合斜撐與對撐的布置方式，采用了小范圍開挖法。該方法能夠保證在角部空間效應(yīng)最弱的2 點（最外側(cè)斜撐處空間效應(yīng)最弱、變形最大）處，留有有效的留土護壁寬度，與此同時，事先挖除最大開挖量的土方，以保證角部的土方開挖時間最短，圍護的無支撐暴露時間最短，變形控制最佳，同時不影響挖機的停放。

由于基坑施工受外界因素影響很大，根據(jù)上述原則確定的挖土策略在實踐中可能會遇到很大的不確定性，1 天可能僅挖1 倉土，勢必會加大基坑總的施工時間，不利于總體變形的控制。因此，在出土有保證、支撐及時跟進的情況下，第1 層、第2 層土可2倉1 挖[3]，同時及時調(diào)整挖土點及留土范圍?；娱_挖時充分利用留土護壁對基坑變形的約束作用，根據(jù)每層土方開挖量的大小、土層的深度等設(shè)定不同的留土寬度。

在實際操作中，第1、第2、第3 層土方外運如能在設(shè)定時間內(nèi)完成，項目部根據(jù)現(xiàn)場實際情況將剩余土層中部先開槽、兩邊保留護壁土，然后再從一個方向同時退著挖，從而確保實現(xiàn)籌劃時所制定的挖土耗時既定目標(biāo)。基坑開挖分層情況圖見圖5。

圖5 基坑開挖分層情況圖（單位：mm）

另外，項目部綜合考慮天氣、棄土場、長臂挖掘機及電動抓土機出土效率等因素，積極與土方外運單位進行溝通，充分利用正常時間、周末、節(jié)假日（尤其是早晚高峰時間，根據(jù)機械挖土效率計算此時段需要提前預(yù)備的渣土車數(shù)量），并在作業(yè)空間上合理安排2 臺挖機同時出土。倘若支撐架設(shè)受阻時，根據(jù)實際情況，隨時調(diào)整外運的開始時間及外運時間的長短。

4 基坑開挖的效果與啟示

以A-1 坑實施效果分析，基坑開挖到底墊層澆筑完成后，圍護變形量控制在了0.14%以內(nèi)（見圖6）。

通過疏干工藝，使坑內(nèi)土體形成固結(jié)，增加了土體強度，進而有效抑制了被動土的變形。同時，軟土排水后強度增加也有利于挖機行走和挖土，提高基坑開挖效率。例如砂質(zhì)粉土夾粉砂土在降水后的強度就有了很大提高，致使挖機工作能力增強，土體無支撐暴露時間減少。尤其是東坑蓋板區(qū)域，在有限的作業(yè)空間內(nèi)，降水效果的好壞將直接影響蓋板區(qū)域挖土效率的高低。

采用軸力補償技術(shù)的深基坑精確化變形控制，有利于根據(jù)反饋情況對鋼支撐軸力進行實時動態(tài)調(diào)整。以圍護體的變形控制為主，以支撐的軸力控制為輔，盡可能減小所施加的鋼支撐軸力對基坑位移的影響，同時保證鋼支撐與混凝土支撐的協(xié)調(diào)性以及支撐自身與圍護體的安全性。

圖6 變形監(jiān)測

5 結(jié) 語

基坑的開挖不僅要關(guān)注基坑的施工質(zhì)量，更要關(guān)注開挖的安全，所以對復(fù)雜基坑方案的精確化選擇和實施尤為重要。通過浦東南路車站東坑的降水抽灌一體化，同時考慮中坑、西坑的科學(xué)開挖土方和支撐體系的施工方案，使得土體本身在開挖過程中得到了良好的位移控制，達(dá)到了控制基坑變形及保護環(huán)境的目的，為工程順利實施提供了保證，并取得了良好的經(jīng)濟效果。