上海軟土地區(qū)某深基坑施工周邊環(huán)境影響分析

張 俊

（上海眾材工程檢測有限公司，上海市 201209）

0 引言

城市深基坑施工對周邊環(huán)境產(chǎn)生直接影響，而淤泥質(zhì)軟黏土底層條件下的深基坑施工，對環(huán)境影響更為敏感[1-3]。該工程施工中，通過對施工全過程監(jiān)測，進行信息化施工，及時掌握了各種變形監(jiān)測數(shù)據(jù)[4]。在此過程中，通過各種監(jiān)測數(shù)據(jù)和施工工況，分析和研究深基坑施工中各種影響因素所起的作用，找出各環(huán)節(jié)的影響程度，并提出對策，以期對類似工程有一定指導意義[5]。

1 工程概況

2 地質(zhì)條件

地貌特征屬于上海地區(qū)四大地貌單元中的濱海平原類型。場地西北角為易初蓮花停車場，東南面為空地，整個場地平坦。

在基坑開挖深度范圍內(nèi)涉及的地基土主要在第①1、①2、②1、②2、③、③夾層，處于基坑底部的地基土為③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。該層地基土的土質(zhì)軟弱。場地內(nèi)土層分布如表1所示。擬建場地淺部土層中的地下水屬于潛水類型，其水位動態(tài)變化主要受控于大氣降水和地面蒸發(fā)，并隨氣候的變化而變化。潛水地下水靜止水位埋深在1.20～1.70 m，相應標高為3.04～2.26 m。擬建主樓及街道商辦樓場地內(nèi)有近東西向的暗浜分布，暗浜的最大寬度在15 m左右，最大暗浜深度達4.30 m，在次地段缺失②1、②2層地基土。場地土的主要物理力學參數(shù)見表1。

表1 工程地質(zhì)情況表

3 基坑施工對周圍環(huán)境影響分析

3.1 周邊環(huán)境

基坑東臨一大型超市易初蓮花的重型車通道，有兩個煤氣閥，一個煤氣調(diào)壓站，該側距基坑較近且高出基坑表面2 m。南側為高層居民樓，管線密集。西側為交通主干道，臨近基坑路邊為自來水管道、污水管道、電力管線，路中央綠化帶下為煤氣管道，遠離基坑一側路邊為通訊管道。由表1可見，基坑所在場地地質(zhì)條件復雜，多為軟弱土層。在基坑開挖底部的地基土為表1中灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。該層地基土的土質(zhì)軟弱，將對基坑的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

3.2 測點（孔）位布置

該工程監(jiān)測的主要內(nèi)容包括：（1）支護結構外部深層土體位移；（2）支撐體系軸力監(jiān)測；（3）水位監(jiān)測；（4）臨近建（構）筑物及市政管線的沉降監(jiān)測；（5）支護結構頂部沉降；（6）支撐桿件和鋼立柱垂直位移。各測點（孔）位布置情況見圖1。

圖1 測點平面布置圖

3.3 施工過程

該工程地下2層,地上14層,基礎埋深8 m,樁基,主體框剪結構，基坑最大開挖深度8.9 m，地下水位埋深1.2～1.7 m?；又ёo采用鉆孔灌注樁加雙頭深層攪拌樁止水帷幕的聯(lián)合支護方式。為減小開挖過程中支護結構變形，設置鋼筋混凝土支撐和剛支撐。基坑的開挖分為三步，具體的施工工況見圖2。

圖2 基坑開挖支護施工圖

3.4 分階段環(huán)境影響分析

根據(jù)工程各工序先后順序及各項施工監(jiān)測數(shù)據(jù)進行全過程分析。

3.4.1 基坑土體加固

攪拌樁施工期間，從圖3環(huán)龍路沉降曲線可以看出，在此階段整體仍為沉降趨勢，但有先隆起后沉降的現(xiàn)象。從攪拌樁的機理來看，其擠壓作用明顯，先隆起現(xiàn)象應是攪拌樁擠壓坑周土體，使坑周土體向坑外變形，從而引起圍墻外西側道路土體受壓隆起。

該檢測系統(tǒng)中采用的微波固體流量計可被視作發(fā)射單頻連續(xù)波的厘米波雷達傳感器，因而可根據(jù)雷達理論和多普勒效應理論來推導多普勒頻率和巖屑顆粒運動速度關系表達式。

圖3 西側道路測點沉降時間曲線

由圖4可以看出，在此期間從東側重型車道處沉降曲線可以看出無明顯隆起現(xiàn)象，原因一方面受地面超載影響，抵消了部分壓力，另一方面該處高出基坑表面2 m，影響會減弱。

圖4 易初蓮花測點沉降時間曲線

3.4.2 土方開挖前基坑降水施工及第一層土方開挖

從基坑降水施工開始至土方開挖這一時間段，坑周水位監(jiān)測曲線顯示，坑周地下水位除最初有所下降外，整體上很穩(wěn)定，略有上升。

在施工期間，坑外水位變化基本穩(wěn)定，水位的漲落隨降雨和基坑內(nèi)部抽水的影響上下波動，基本維持在500 mm/d的預警范圍以內(nèi)。圖5為3#東水管地下水位時間曲線。

圖5 地下水位時間曲線

由圖5可見，地下水補給造成坑周地下水的短暫積聚而使水位升高，也由此反映出雙軸深層攪拌樁止水帷幕效果很好，坑內(nèi)降水未對坑外地下水位產(chǎn)生明顯影響，也基本排除了此階段坑外水頭下降引起的地層下沉因素。

在此期間破除了坑內(nèi)原有的混凝土路面，很快安裝了第一道鋼筋混凝土支撐。

此階段沉降主要是坑內(nèi)降水及第一層土方開挖聯(lián)合作用的結果。

3.4.3 基坑開挖

從各項監(jiān)測數(shù)據(jù)反映，在此階段，對周邊環(huán)境帶來的影響尤為突出，累計變形值及變形速率都較前期任何一個階段大。

從基坑周圍管線的沉降變形來看，受基坑開挖影響非常明顯，尤其是在6月25日至7月10日第三層土開挖期間，雖然開挖速度要明顯小于第二層土開挖速度，但由于土質(zhì)軟弱，施加的預應力損失較大，其變形處在一個急劇加速的狀態(tài)，沉降速率都在2 mm/d以上。在基坑開挖結束后，東側最大沉降量達到了70 mm多，已經(jīng)遠遠超過管線的報警值。

坑周管線反映了如下規(guī)律：超載大的一側沉降量較大。以7月22日監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，由表2、表3可以看出，東側管線的沉降明顯大于與之對應另一側路上管線的沉降。這一方面與此側距離基坑較近有關，另一個重要的因素是路面超載的影響。在基坑開挖結束后，東側最大沉降量超過70 mm，已經(jīng)遠遠超過管線的報警值。在建設單位的積極協(xié)調(diào)和努力下，對變形的煤氣管線進行了維修，確保了管線的正常運營，避免了不必要的經(jīng)濟損失。

表2 重型車道一側7.22管線測點沉降值（單位：mm）

表3 西側道路管線7.22管線測點沉降值（單位：mm）

雖然周圍土體受基坑開挖影響較大，但由于周圍建筑物如喬頓花園小高層等均系樁基基礎，這對基坑和建筑物本身的穩(wěn)定無疑是最理想的。建筑物測點最大沉降為0.8 mm（7月12日測值），除去監(jiān)測誤差，可以認為基坑開挖對周圍小高層建筑物的影響是極其微小的。

但是，由于路面沉降較大，以喬頓花園為例，典型點最大沉降達30 mm，因此不均勻沉降造成了臺階與主體結構間沉降縫拉開，路面明顯開裂，引起了部分業(yè)主恐慌。在與甲方及時溝通后，很好地解決了這一問題。

3.4.4 內(nèi)部結構施工

從圖6典型點的沉降曲線可以看出，從8月底開始，這一階段沉降速率僅為0.13 mm/d，靠近基坑周邊環(huán)境變形情況基本上趨于穩(wěn)定，變形速率趨于平緩。由此可見，結構底板的及時封閉形成了一道強大的支撐，對穩(wěn)定基坑周邊環(huán)境的變形起到了比較重要的作用。

圖6 喬頓花園測點沉降時間曲線

3.5 重點保護建筑物——易初蓮花商場沉降情況

易初蓮花超市為3層框架結構，攪拌樁基礎，建筑層數(shù)不多，但體量較大，距離基坑很近，且地表面高出基坑表面近2 m。

以7月22日為例，在垂直基坑方向上，建筑物上沉降點幾乎無沉降，而臨近路面車道的沉降達到71.2 mm，差異沉降非常大。正因為其垂直基坑方向上前后較大的差異沉降引起了商場后墻腳與水泥路面的重型車道分離，并且導致了后墻腳一直徑300 mm的煤氣管道的嚴重扭曲變形。在與甲方溝通及各方的積極協(xié)調(diào)、努力下，對變形的煤氣管線進行了維修，確保了管線的正常運營，避免了不必要的經(jīng)濟損失。

此外，在順基坑方向上差異沉降如圖7示。

圖7 7月22日易初蓮花商場順基坑方向差異沉降

在臨近道路沉降巨大及順基坑方向也有差異沉降的情況下，該建筑物仍基本無沉降。這也表明了這種基礎形式的框架結構的抗沉降及抗差異變形的能力是很強的。

4 結語

從最終的基坑和環(huán)境變形情況看，特別是從環(huán)境變形情況看，基坑的開挖過程控制仍有不足之處，尤其是軟弱土層開挖時。

軟土深基坑施工中應以控制基坑和環(huán)境變形為重點[6,7]，選取合理的設計參數(shù)，采取針對性強的技術方案，解決淤泥質(zhì)軟土高含水量、低強度問題，控制圍護結構變形，這是根本性的問題，最終通過精心組織、快速施工，全過程控制來達到限制變形、規(guī)避風險的目標。

[1]高大釗.深基坑工程（第二版）［M］.北京：機械工業(yè)出版社,1999.

[2]王富強.深基坑施工環(huán)境影響問題和預防措施[J].黑龍江科技信息，2012（26）：254-254.

[3]LIU GB,NG CW W,WANG Z W.Observed performance of a deep multistrutted excavation in Shanghai soft clays[J].J Geotech and Geoenvir Engrg,ASCE,2005,131(8):1004-1013.

[4]龔曉南，高有潮.深基坑工程設計施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

[5]劉建航,候?qū)W淵.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[6]王緝成.深基坑施工中的環(huán)境保護探究[J].科技之友，2010（18）：64-65.

[7]孫銘.深基坑施工特點、環(huán)境影響、防治措施及監(jiān)測[J].中國新技術新產(chǎn)品，2009（6）：56-56.