大型復雜環(huán)境深基坑分塊開挖對周邊環(huán)境的影響

尹宇杰（上海市基礎工程集團有限公司，上海 200002）

大型復雜環(huán)境深基坑分塊開挖對周邊環(huán)境的影響

Study on High Performance Concrete in Ningxia

尹宇杰（上海市基礎工程集團有限公司，上海 200002）

城市中心地區(qū)大型綜合開發(fā)項目的深基坑工程，在周邊環(huán)境十分復雜、地質條件惡劣。本文結合工程實例，探索研究大型復雜環(huán)境下深基坑工程分坑順作，合理分塊開挖、隨挖隨撐，并研究對周邊環(huán)境的影響。

緊鄰地鐵；環(huán)境復雜；地質條件差；分塊順作；監(jiān)測分析

1 應用項目工程概況

1.1 工程概況及周邊環(huán)境

上海某大型地塊綜合開發(fā)項目，緊鄰兩條運營中軌交十字換乘站，基坑的圍護結構有部分利用運營中軌交車站圍護(即共墻)。其中軌交四號線車站為半地下結構，將本工程分為南北兩個單獨基坑。

南塊基坑面積 4 800 m2，其北側與軌交四號線車站共墻，東側距軌交 10 號線的 110 KV 主變電站 6 m，南側距主變至 10 號線車站的電纜通道 4.2 m，且電纜通道為柔性結構下方無樁基礎，西側距十號線車站風井結構僅 0.25 m，整個南塊基坑被軌交構筑物包圍。北塊基坑面積 9 650 m2，與兩條軌交線車站約有一半圍護結構共墻。周邊多為3～6 層條形基礎民房，年久失修。

本工程基坑圍護結構為十字鋼板接頭形式的地下連續(xù)墻，深 50 m，厚 1 m/1.2 m，墻內外兩側均有 48 m 深槽壁加固，工藝形式為三軸攪拌樁和渠式等厚度水泥土連續(xù)攪拌墻(TRD)。

基坑工程采用“分坑順作”法，按下圖進行分塊，共分成 9 個基坑。其中 1 區(qū)開挖深度 22.45 m，2 區(qū)開挖深度21.45 m，其余基坑開挖深度為 4.15～8.2 m。支撐形式 1區(qū)和 2 區(qū)均為 5 道混凝土支撐，其余基坑均為 1 道混凝土支撐。基坑分坑及開挖深度詳見下圖。

1.2 工程地質條件

勘察成果表明，擬建場地南側均位于古河道分布區(qū)。古河道區(qū)域第⑤層厚度較厚，第⑥層缺失，第⑦層上部受切割，層頂起伏較大。具體地質情況如表 1 所示。

表 1 土層分布及其具體特征

2 基坑分坑分塊開挖研究

2.1 基坑分坑原則

在上海城區(qū)施工，周邊環(huán)境保護要求一般較高，通常情況下采用分塊施工的方法，分塊施工的方法是減小基坑變形的有效措施。而合理制定開挖先后順序是保證分塊開挖達到預期效果的重要手段。分塊大小決定了基坑圍護無支撐暴露長度，減小基坑邊挖土分塊尺寸，可有效控制基坑變形。

本工程鑒于鄰近軌交地鐵車站，環(huán)境保護要求非常高；同時是在封閉場地內進行施工，沒有交通組織的壓力，因此采取“分坑順作”法施工。

分坑順作施工一般是將基坑分成一個較大的基坑和一個或多個長條形的很小的基坑，并都采用順作法施工，1區(qū)和2 區(qū)兩個較大的基坑采用順作法先施工，在其地下室結構施工完成后再進行長條形小基坑的開挖。

2.2 總體開挖回筑流程

總體開挖流程按照先深后淺，先大后小，先遠后近的原則進行分坑施工。開挖回筑流程見圖 1。

圖 1 總體分坑開挖回筑流程圖

2.3 大基坑平面分塊

(1) 1 區(qū)基坑的四邊長度基本一致，且整個 1 區(qū)四周均有軌交地鐵的構筑物，因此平面分塊以先中間后四周的盆式開挖原則進行劃分。同時根據支撐布置的形式，盡量同時形成兩個方向的十字對撐，使基坑四周圍護同步受力。每一層土方開挖并形成支撐的時間控制在 10～15 d，大底板形成耗時 29 d。具體分塊詳見圖 2

圖 2 1區(qū)基坑第2～6層開挖分塊平面圖

(2) 2 區(qū)基坑平面總體呈狹長形，分塊除了遵循先中間后四周的盆式原則外，以形成短邊方向支撐為優(yōu)先。每一層土方開挖并形成支撐的時間控制在 15～20 d，大底板形成耗時 23 d。具體分塊詳見圖 3。

圖 3 區(qū)基坑第2～6層開挖分塊平面圖

2.4 小基坑平面分塊

小基坑平面均為狹長形，短邊寬度在 16～22 m 之間。平面分塊采取抽條分塊對稱開挖，盡快形成短邊方向對撐。具體分塊詳見圖 4～圖 9。

圖 4 3區(qū)基坑分塊平面圖

圖 5 4區(qū)基坑分塊平面圖

圖 6 5-2區(qū)基坑分塊平面圖

圖 7 6-3區(qū)基坑分塊平面圖

圖 8 6-2區(qū)基坑分塊平面圖

圖 9 6-1區(qū)基坑分塊平面圖

3 監(jiān)測數據分析

3.1 南區(qū)基坑施工期間監(jiān)測情況

(1) 地表沉降歷時變化曲線見圖 10.

圖 10 南區(qū)地表沉降歷時變化曲線圖

地表累計沉降量在-1.16 mm (D7-5)～-40.78 mm(D8-3)，變形呈穩(wěn)定趨勢。

(2) 110 KV 主變電站沉降曲線見圖 11。

圖 11 110KV主變電站沉降歷時變化曲線圖

變電站測點最大累計變化量在-6.60 mm(BD3)未出現結構裂縫。

(3) 電纜通道沉降曲線見圖 12。

圖 12 電纜通道沉降歷時變化曲線圖

高壓電纜最大測點最大累計變化量在-24.11 mm(G08) 未出現坍塌滲漏。

(4) 軌交地鐵車站沉降曲線見圖 13。

圖 13 軌交地鐵車站沉降歷時變化曲線圖

開挖施工期間最大測點累計為 DT27 (25.3 mm)，變化速率在-0.02 mm/d～-0.05 mm/d 之間。

(5) 地墻墻體變形曲線見圖 14。

圖 14 地墻墻體變形歷時變化曲線圖

最終位移量最大處約在 21 m 處，最終累計量在 47.56 mm。

3.2 北區(qū)基坑施工期間監(jiān)測情況

(1) 地表沉降曲線見圖 15。

圖 15 北區(qū)地表沉降歷時變化曲線圖

地表累計最大沉降測點為 D2-4(-19.77 mm)，變形呈穩(wěn)定趨勢。

(2) 軌交地鐵車站沉降曲線見圖 16。

圖 16 軌交地鐵車站沉降歷時變化曲線圖

最大測點累計為 DT10(-7.39 mm)，變化速率在-0.6 mm/d～-0.8 mm/d 之間。

(3) 地墻墻體變形曲線見圖 17。

圖 17 地墻墻體變形歷時變化曲線圖

最終位移量最大處約在 24 m 處附近，累計位移量最大孔 CX04 達 75.33 mm。

4 結 語

按“時空效應”理論，對大型復雜環(huán)境深基坑開挖運用“分坑順作”的方法，合理將大型深基坑分割成若干單獨基坑。對每一個單獨基坑根據支撐布置形式、出土能力再進行細分，分層分塊開挖，隨挖隨撐，縮短基坑無支撐暴露時間，減少變形。

根據應用工程項目實際開挖的監(jiān)測數據匯總分析，可以看到在開挖風險更高的南區(qū)，保護要求高、對于變形敏感的地鐵設施變形分別為：車站最大沉降 25.3 mm，電纜通道最大沉降 24.11 mm，110 KV 主變電站最大沉降 6.60 mm。雖然累計變化量超過報警值，但日變化量處于可控狀態(tài)，結構未出現裂縫、滲水等情況，總體變化可控。

根據本工程的開挖結果，在今后類似工程實施時，還應注意：

(1) 縮短支撐成形受力的時間，限時分塊開挖；

(2) 嚴格控制基坑臨邊堆載；

(3) 開挖前對圍護結構的止水效果檢驗，避免開挖過程中出現滲漏延長開挖時間

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1674-814X(2017)03-0066-04

2017-02-25

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