淺談?wù)误w下的相鄰深基坑同步施工技術(shù)

羅永

（上海建工七建集團有限公司，上海 200050）

目前單個獨立深基坑的施工經(jīng)驗較為成熟，但對含群坑狀態(tài)下同步開挖的情況，特別是兩個基坑間存在后開挖的極其窄小的壩體時，此工況還是比較少見。這里，通過以某相鄰深基坑工程為例，根據(jù)不同工況進行方案的優(yōu)化，合理地進行施工組織，解決相關(guān)施工難點，探討窄小壩體下的相鄰深基坑同步施工技術(shù)。

1 工程概況

本項目為七寶生態(tài)商務(wù)區(qū)上坤中心項目，位于上海市閔行區(qū)七寶鎮(zhèn)，北側(cè)為上坤路及綠化軸公建項目，南側(cè)為預(yù)留空地，東側(cè)為上海報業(yè)文新地塊，西側(cè)為華發(fā)地塊。本項目實施期間，上述周邊三個工程同步進行實施，如圖1 所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境

1.1 基坑概況

本項目基坑安全等級為一級基坑，自然地面相對標高-0.550m，開挖面積12535m2，東西長度約110m，南北長度約130～170m，基坑開挖深度14.75m，局部深坑16.25m。圍護采用排樁+三軸攪拌樁止水帷幕形式，局部坑底有深坑和裙邊加固，水平設(shè)置三道混凝土支撐，圍護排樁和立柱樁均為鉆孔灌注樁，如表1、表2所示。

項目周邊的基坑邊線與本基坑的位置關(guān)系，如表3 所示。

表1 基坑圍護樁參數(shù) 單位：mm

表2 基坑支撐參數(shù) 單位：mm

表3 周邊基坑位置 單位：m

1.2 東側(cè)基坑概況

本工程東側(cè)相鄰的報業(yè)項目地塊（以下稱東基坑），地下室3層，大面積開挖深度約14.2m，圍護體系也與本工程相同，相關(guān)圍護體系參數(shù)與本工程類似，雙基坑支撐平面圖如圖2、圖3 所示。

2 基坑相互影響關(guān)系分析

根據(jù)周邊基坑相對位置，結(jié)合圍護形式，北側(cè)及西側(cè)基坑距離本基坑已超過2 倍挖深接近3 倍挖深，對本基坑的開挖造成的變形影響比較低，可以不作為主要影響因素進行分析[1]。而東側(cè)基坑與本基坑距離極近，基坑相距最大處12.2m，最近處僅有10m，相鄰基坑的間距僅有0.7～1 倍開挖深度，此時基坑開挖對圍護的變形影響最大[2]。

圖2 基坑首道支撐平面

圖3 基坑第二/三道支撐平面

雙坑中間壩體區(qū)域為后施工的地下一層結(jié)構(gòu)，有25%面積的坑內(nèi)加固，內(nèi)設(shè)φ800@2400 的隔離樁，樁長20m，雙坑之間地表由300 厚混凝土蓋板及連梁連接，壩體圍護剖面如圖4 所示。

圖4 中間壩體圍護剖面

3 基坑施工難點

（1）兩個基坑開挖面積分別為12535m2、19867m2，開挖深度均為15m 左右，屬于深大基坑，對基坑自身安全及周邊環(huán)境保護要求非常高。加之工程處于上海軟土地區(qū)，開挖面屬淤泥質(zhì)土，土質(zhì)差，兩個基坑距離極近，一方土體開挖卸載勢必引起另一方圍護結(jié)構(gòu)變形，成為威脅基坑安全最大的隱患。

（2）東基坑開工及挖土?xí)r間略早于本基坑，在前期方案策劃及首次專家評審時，要求兩個地塊同步施工，施工組織的難度非常大。由于是兩家各參建單位均不同，如何安排挖土?xí)r間，如何控制分塊及支撐施工，如何采取措施控制基坑變形，如何協(xié)調(diào)組織以保證開挖安全，是整個工程最大的難點[3]。

4 基坑開挖工況分析

4.1 工況分類

根據(jù)雙基坑施工進度主要可分為以下三種工況。

工況一：本工程基坑獨立開挖，對方圍護施工完畢不動。

工況二：兩基坑同時挖土做支撐，同時拆撐施工地下室結(jié)構(gòu)。

工況三：兩基坑同時施工，考慮基坑體量略有不同或其他不確定性因素導(dǎo)致施工速度不一致，存在錯層施工。

4.2 工況比較

經(jīng)過協(xié)同設(shè)計院二維有限元平面應(yīng)變模型進行分析后，基坑開挖到坑底時基坑水平位移、垂直位移及灌注樁彎矩均達到最大值。通過工況二、工況一對比，兩基坑同時開挖、同時拆撐施工地下室結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致基坑外側(cè)圍護體位移、受力增大，但兩基坑臨近區(qū)域圍護樁位移、受力會減??；通過工況二、工況三對比分析，兩基坑不完全同時施工對外圍圍護樁變形及受力影響不大，兩基坑臨近區(qū)域圍護樁受力及變形會有一定加劇，但總體都在圍護樁所能承受范圍之內(nèi)。這與相關(guān)相鄰雙基坑開挖間距對圍護結(jié)構(gòu)及地表沉降的影響結(jié)構(gòu)分析結(jié)果即類似也有所不同[4]，故要求兩個基坑開挖盡可能的同步進行開挖且錯層不允許超過一層[5]。

5 圍護的優(yōu)化與加強

5.1 中間壩體支撐優(yōu)化

由于前期設(shè)計方案考慮的是兩個基坑完全同步施工的工況，故首道支撐需通過連梁蓋板相連。目的考慮同步變形，但未考慮現(xiàn)場實際進度與變化，本地塊開工進度是晚于東側(cè)基坑的，開始工況已發(fā)生變化。

故在首層土方開挖完成后，重新研究兩基坑開挖有無連梁對比、開挖土層最優(yōu)及最不利順序，結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果對比驗證分析后，連梁能夠很好限制一側(cè)圍護頂部的位移，而對其最大位移控制意義不大，對遠端一側(cè)圍護結(jié)構(gòu)的變形幾乎沒有影響?？傮w來說由于連梁僅設(shè)置在圍護結(jié)構(gòu)的頂部，對圍護結(jié)構(gòu)最大變形控制意義不大，同時連梁的設(shè)置可能會限制圍護結(jié)構(gòu)由于晝夜溫差的膨脹?？紤]到兩個基坑已開挖至第二層土，連梁的設(shè)置對其后續(xù)變形的作用不大，基于上述兩部分原因以連梁的連接考慮取消。

5.2 圍護加強及應(yīng)急措施

為了減少圍護體系的變形，采取了以下加強措施：①適當(dāng)增加中間壩體坑內(nèi)攪拌樁暗墩加固的體量，由25%區(qū)域增加至35%，提高基坑開挖期間壩體土體整體性；②支撐平面布置適當(dāng)進行了加強，首道及第二道撐東側(cè)邊桁架增加了200mm 厚鋼混凝土蓋板，增強了東側(cè)邊桁架，提高了東西向?qū)蔚恼w剛度；③兩側(cè)坑內(nèi)設(shè)應(yīng)急型鋼換撐斜拋撐預(yù)埋件，可視后期兩基坑監(jiān)測變形情況，在位移報警超過一定限度時及時架設(shè)。

6 基坑開挖措施

6.1 開挖時間與控制要求

由于東基坑開始施工時間早于本基坑，故本基坑必須按搶工的思想進行組織施工，以確保在雙基坑第二皮土開挖時保持同步節(jié)奏。在開挖更深的第三及第四層土?xí)r，兩個基坑相互影響加劇，此時是周邊土體應(yīng)力釋放的過程，土體自身變形、流動從而達到應(yīng)力場重組。而在實際施工時不可能完全做到理論上的同步，經(jīng)分析要求開挖分塊錯開范圍不超過10m 即可，此時即可減少圍護結(jié)構(gòu)的最大變形與周邊地表沉降。

6.2 優(yōu)化分區(qū)分塊

原方案，二、三、四層土方開挖分為較多小塊，要求先形成東西、南北向?qū)危詈笮纬山菗?，具體順序為1#→2#→3#→4#→5#→6#，如圖5 所示。在常規(guī)獨立基坑開挖時較為合理，但是施工周期較長，且不利于與東側(cè)基坑形成同步，結(jié)合開挖時間與方向的要求，進行如下調(diào)整，1#、2#→6#→5#、3#→7#、4#，如圖6 所示。一方面是與東基坑同步同向南開挖；另一方面是減少分塊數(shù)量提高開挖效率，盡早形成支撐。

圖5 原方案分塊

圖6 優(yōu)化后分塊

6.3 調(diào)整支撐混凝土強度

混凝土支撐的傳力在發(fā)展到一定強度才有效果，在每層土開挖完畢時，由于混凝土澆筑后至達到設(shè)計強度有一定的時間，此段時間也是圍護變形發(fā)展的主要時間區(qū)段。為了減少開挖面暴露后的一段時間內(nèi)基坑的變形發(fā)展，需加快支撐的早期強度，故混凝土支撐在由C30 調(diào)整為C45 早強，根據(jù)同條件試塊結(jié)果，一般在3d 后即可達到C30 的70%左右，可以有效控制基坑的變形。

6.4 墊層加強

開挖至最后一層土后，墊層作為最后一道支撐的作用尤為重要，墊層為150 厚C15 素墊層，早期強度較低，墊層完成至基礎(chǔ)大底板的形成時間最長，此期間是基坑安全風(fēng)險最大的時候。通過分析利弊，采取加強墊層的方式。①在基坑邊10m 范圍調(diào)整為250 厚C30 墊層，目的通過增加自重起到的被動式土壓力作用增加，減少圍護體坑底以下變形與隆起可能；②提高強度墊層并增加配筋，并通過與灌注樁包圍連接，提高墊層整體性與剛度，可有效減少圍護體變形。

6.5 換撐方式調(diào)整

兩個基坑間壩體范圍內(nèi)是后施工的地下一層連通道，地下一層的樓板與連通道底板相連。施工至地下二層時，原設(shè)計采用的是常規(guī)混凝土傳力板：①施工量較大工期慢；②需鑿除混凝土傳力板施工加腋底板，浪費人力及材料。為保證兩個基坑地下結(jié)構(gòu)施工同步，綜合考慮進度、施工質(zhì)量與設(shè)計商議優(yōu)化為型鋼換撐。即在與連通道底板相接范圍預(yù)留底板鋼筋，采用機械連接接頭；在外側(cè)連續(xù)設(shè)置300 寬300 厚混凝土挑板與側(cè)墻同時澆筑，中間水平向連續(xù)設(shè)置3 厚止水鋼板，挑板與圍護樁間設(shè)置20#b工字鋼傳力桿，間距1200mm，保證每根樁均進行傳力。如圖7 所示，即解決了結(jié)構(gòu)換撐問題，又解決后續(xù)施工搭接問題。

圖7 B1 層樓板換撐節(jié)點

6.6 信息溝通及數(shù)據(jù)共享機制

兩個基坑均為深大基坑，相互施工組織與協(xié)調(diào)尤為重要，各方必須保持信息同步與共享，以第一時間了解現(xiàn)場工況極分析解決現(xiàn)場出現(xiàn)問題。從首層土到土方開挖完畢時間的控制，從首道支撐的施工到支撐拆除與換撐的形成，從開挖的流水分塊到開挖節(jié)奏的控制，從圍護體到水位變化的監(jiān)測信息的交流，在整個施工期間，兩家施工單位同甲方、設(shè)計、監(jiān)測建立信息共享機制，通過建立微信群、每日溝通會、每周分析會，及時分析現(xiàn)場施工工況、施工進度、基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)，有效指導(dǎo)了基坑施工的順利推進。

7 結(jié)束語

通過對本工程基坑施工的支撐優(yōu)化、開挖時間控制、開挖分塊調(diào)整、施工技術(shù)措施改進等相關(guān)研究，同時在各參建單位的緊密協(xié)調(diào)下，及時進行信息共享，解決了窄小隔離壩體相鄰深基坑情況下同步開挖施工的難題，保證了相鄰基坑的施工安全。