關(guān)聯(lián)深大基坑施工對(duì)周邊地下構(gòu)筑物的影響

彭 真（上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433）

1 工程概況

上海世博會(huì)地區(qū) A 片區(qū)“綠谷”地下空間工程（A10A、 A10B 地塊）地處世博會(huì)地區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，受道路、地下管線等諸多因素制約，對(duì)施工環(huán)境要求較高。該工程基坑開挖深度深，最深處達(dá)到地下 22 m，開挖面積約3.8 萬(wàn) m2，屬大面積基坑施工，項(xiàng)目四周為市政道路、西藏南路隧道、共同溝及管線。

基坑劃分成 I、II、III 3 個(gè)區(qū)，其中鄰近隧道側(cè)的 II 區(qū)又分為 4 個(gè)小區(qū)。西藏南路隧道位于基坑西側(cè)的高科西路下方，埋深 20～25m，結(jié)構(gòu)外邊線距離基坑邊線最近約為9.7 m；盾構(gòu)機(jī)工作井位于高科西路、規(guī)劃交叉口下方，坑底埋深約 22.5 m，距離本基坑邊線最近約 10.4 m。共同溝位于基坑?xùn)|側(cè)，為高 3.8 m 的鋼筋混凝土箱涵，埋深6.0 m，距離基坑邊最近 3.0 m。周邊主要分布有φ300 mm污水、φ3 000 mm 雨水管、φ200 mm 燃?xì)夤?，距離基坑圍護(hù)外邊線約 3.6 m、4.2 m 和 8.4 m。據(jù)相關(guān)管理單位與產(chǎn)權(quán)單位要求，西藏南路隧道沉降、收斂水平位移監(jiān)測(cè)控制值為 10 mm，共同溝沉降控制值為 20 mm，管線水平及沉降控制值為 10 mm。

2 基坑施工

2.1 I 區(qū)基坑施工

I 區(qū)基坑長(zhǎng) 236 m、寬約 90 m，與西藏南路隧道的距離約 22 m，設(shè)置三道混凝土支撐，采用盆式開挖，先形成對(duì)稱，再形成角撐，土方開挖完成及時(shí)形成底板，底板完成后逐層形成結(jié)構(gòu)板，拆除相應(yīng)支撐。

I 區(qū)基坑北側(cè)主要有市政雨水、污水、煤氣、電力管線，西側(cè)距基坑約 22 m 是西藏南路隧道（其中隔 II 區(qū)未開挖基坑），東側(cè)距基坑約 130 m 為共同溝（其中隔 III 區(qū)未開挖基坑），南側(cè)為空地。土方開挖采取分塊盆式、留土護(hù)壁進(jìn)行開挖，限時(shí)形成支撐及底板。開挖前設(shè)置 6 口降壓井及 56 口疏干井，開挖第一、二、三層土，均只開啟疏干井，抽取潛水，開挖第四層土至 15 m 時(shí)，局部樁周有滲水現(xiàn)象，此時(shí)開始啟動(dòng)承壓井，降低承壓水水位。

對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)措施如下。

（1）基坑采取盆式分塊開挖，留土護(hù)壁，增加人力物力，36 h 形成支撐。

（2）設(shè)置東西南北棧橋，其中南北方向?yàn)檫\(yùn)輸主棧橋，大量土方通過(guò)主棧橋運(yùn)輸，減少運(yùn)輸對(duì)坑邊土體的碾壓。

（3）在靠近西藏南路側(cè)道路，設(shè)置加筋道路，道路上鋪設(shè)鋼板。

（4）北側(cè)考慮雨污水管離基坑比較近，除坑內(nèi)挖土與支撐形成的時(shí)間控制外，還考慮預(yù)埋注漿管，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行跟蹤后注漿。

（5）每層結(jié)構(gòu)施工，分 3 段進(jìn)行，先中間后兩邊，待結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)影響上層結(jié)構(gòu)的支撐進(jìn)行人工拆除，剩余部分支撐待上層結(jié)構(gòu)施工完成，達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆其下剩余支撐，可更好地控制基坑變形。

2.2 II 區(qū)基坑開挖

II 區(qū)基坑靠近西藏南路隧道，基坑寬為 12～24 m，長(zhǎng)162 m，分為 4 個(gè)小坑，開挖深度 12.06～15.67 m，地下 3層結(jié)構(gòu)，距西藏南路隧道約 10 m，設(shè)置 1 道鋼筋混凝土支撐＋（3～4）道鋼支撐，其中第 3 道鋼支撐采用自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)；為隧道的安全，II 區(qū)基坑在 I 區(qū)基坑施工完成后進(jìn)行施工，II 區(qū)基坑 4 個(gè)小坑跳坑進(jìn)行施工，即先施工 II-1 坑與II-3 坑，待其施工完成后，再進(jìn)行 II-2 坑與 II-4 坑施工。

II 區(qū)基坑西側(cè)外約 10 m 是西藏南路隧道，東側(cè)為宜完成 I 區(qū)基坑及正施工 III 區(qū)基坑，南側(cè)為空地。土方開挖沿基坑長(zhǎng)邊方向進(jìn)行、開挖后限時(shí)形成支撐及底板。該基坑為滿堂加固，未設(shè)置降水井，開挖至 15 m 時(shí)，利用 I 區(qū)基坑的 2 口降壓井減壓處理。

在施工II 區(qū)基坑時(shí)，由于I 區(qū)基坑已施工完成，施工道路只能依靠西藏南路隧道側(cè) 9 m 施工便道進(jìn)行施工，2 小坑同時(shí)開挖，土方運(yùn)輸與支撐開挖要短時(shí)間完成，帶來(lái)很大的難度；同時(shí)大量車輛頻繁在施工道路上行駛，給基坑安全帶來(lái)一定影響。為解決上述問(wèn)題，采取如下技術(shù)措施。

（1）道路采用 200 mm 厚度的鋼筋混凝土重型道路，道路上鋪設(shè) 2 mm 厚鋼板。

（2）土方運(yùn)輸車輛選用載重＜10 t 的小型土方車輛。

（3）開設(shè)門頭及相應(yīng)配套沖洗設(shè)施，使其車輛分散出入運(yùn)土。

（4）第三道鋼支撐上增設(shè)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)。

2.3 III 區(qū)基坑開挖

III 區(qū)基坑長(zhǎng) 236 m，寬約 124 m，基坑西側(cè)是已施工的 I 區(qū)基坑，基坑北側(cè) 3 m 處有雨污水管，基坑?xùn)|側(cè)3 m 處有一共同溝，共同溝內(nèi)為市政管線?；娱_挖深度12.67～15.67 m，其中靠近 I 區(qū)基坑處有 1 個(gè) 3 000 m2的能源中心深坑，深坑開挖深度為約 22 m；基坑普遍設(shè)置 3 道混凝土支撐，能源中心深坑另設(shè)置 1 道鋼筋混凝土支撐。

III 區(qū)基坑土方開挖及結(jié)構(gòu)施工主要考慮東側(cè)共同溝與西側(cè)雨污水管的變形，尤其是共同溝，在圍護(hù)階段清障時(shí)，共同溝就有所沉降，沉降最大處達(dá)到 －12.6 mm；為確保開挖過(guò)程中共同溝的安全，必須嚴(yán)格控制開挖的順序及形成支撐的時(shí)間，在共同溝底采取一定加固措施。

由于I 區(qū)基坑結(jié)構(gòu)已施工完成，開挖過(guò)程中，為保證東側(cè)共同溝及北側(cè)雨污水管的安全，采用半盆式開挖，從靠近 I 區(qū)開始開挖成盆，再向東側(cè)、北側(cè)延伸開挖，先形成對(duì)稱，再形成角撐，土方開挖完成及時(shí)形成底板，底板完成后逐層形成結(jié)構(gòu)板，拆除相應(yīng)支撐。

考慮基坑周邊有共同溝及管線，土方開挖及地下結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，設(shè)置棧橋做為施工便道，保證車輛通行、材料運(yùn)輸?shù)?，為保證運(yùn)輸便利，I 區(qū)東西向棧橋保留，滿足 III 區(qū)基坑土方開挖及結(jié)構(gòu)施工需要。

開挖過(guò)程中為確保周邊共同溝及管線的安全，針對(duì)博成路側(cè)基坑，考慮市政管線安全，擬預(yù)留 8 m（2 倍挖深）土進(jìn)行護(hù)壁，放坡比例為 1.0:1.5；針對(duì)白蓮涇路側(cè)基坑，考慮共同溝安全，預(yù)留 10 m（2.5倍挖深）土進(jìn)行護(hù)壁，放坡比例為 1.0:1.5。通過(guò)對(duì)共同溝側(cè)面垂直劈裂注漿及打傾斜孔劈裂注漿的方式進(jìn)行保護(hù)，根據(jù)共同溝具體位置及基坑周邊管線及設(shè)計(jì)圖紙，布置注漿孔位。跟蹤劈裂注漿工藝的注漿孔間距 1 500 mm。低壓慢速，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤注漿。

3 基坑施工影響

西側(cè)西藏南路隧道受 I 區(qū)基坑開挖的影響較大，從開挖第二土方開始，西藏南路隧道與工作井均成上浮趨勢(shì)，其中工作井最大值為 9.29 mm，隧道最大值為 7.62 mm。當(dāng)?shù)装逍纬珊?，工作井及隧道均有向下沉降趨?shì)。分析其原因?yàn)?，?dāng) I 區(qū)大量土方開挖后，土體應(yīng)力釋放，導(dǎo)致土體回彈，從而帶動(dòng)隧道底部土體上浮，以至于隧道上浮，當(dāng)?shù)装逍纬珊?，在后續(xù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，大量鋼筋混凝土形成壓重，制止了土體繼續(xù)回彈，由此隧道及工作井停止上浮，呈下降趨勢(shì)。II 區(qū)基坑結(jié)構(gòu)封頂完成，工作井最大沉降為 1.29 mm，隧道最大沉降為 10.78 mm，隧道處于安全狀態(tài)。

東側(cè)共同溝受 III 區(qū)基坑開挖的影響較大，從開挖第二土方開始，共同構(gòu)成下沉趨勢(shì)，其中共同溝在土方開挖完成后 GN69 點(diǎn)達(dá)到 －19.9 mm。分析共同溝變化曲線可知，變化最大區(qū)域?yàn)樵螛队绊憛^(qū)域，其他區(qū)域變化較小，總體屬于安全狀態(tài)。

北側(cè)雨水、污水、煤氣管線距基坑較近，I 區(qū)基坑施工對(duì)其影響較大，其中開挖第三層、第四層土方時(shí)，對(duì)其影響較明顯，當(dāng)?shù)装迨┕ず?，管線趨于穩(wěn)定；II 區(qū)基坑距離管線最近，施工對(duì)其有一定影響，但 II 區(qū)基坑截面較小，加上 I區(qū)基坑開挖后土體已基本變形穩(wěn)定，故影響較小，當(dāng)?shù)装迨┕ず?，管線趨于穩(wěn)定，影響均在可控范圍內(nèi)。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）基坑施工過(guò)程中，考慮對(duì)周邊環(huán)境的應(yīng)影響，設(shè)置棧橋作為運(yùn)輸主要通道，減小了施工過(guò)程中土方車輛及材料運(yùn)輸車輛對(duì)基坑周邊的影響，對(duì)基坑周邊環(huán)境保護(hù)取得了很好效果。

（2）基坑施工過(guò)程中，充分分析土層及地下水情況，制訂了降水方案。施工過(guò)程中，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以及現(xiàn)場(chǎng)基坑水位進(jìn)行觀測(cè)，合理開啟降壓井，使得施工順利進(jìn)行。

（3）施工前對(duì)各區(qū)施工方案的分析與論證，最終形成切實(shí)可行的施工方案，施工過(guò)程中，對(duì)每塊土方從人、機(jī)、料等方面進(jìn)行控制，通過(guò)限時(shí)開挖限時(shí)支撐的方式，完成開挖任務(wù)。

（4）在施工過(guò)程中，對(duì)因前期拔樁施工影響較大的管線與共同溝實(shí)行跟蹤注漿，有效控制共同溝的變形。

本項(xiàng)目系統(tǒng)地提出了地下空間與周邊地下構(gòu)筑物保護(hù)性施工技術(shù)和方法，通過(guò)對(duì)基坑工程施工的研究分析，提高施工技術(shù)水平，減少由于施工技術(shù)水平給地下空間開發(fā)建設(shè)帶來(lái)的制約，通過(guò)不斷提高施工技術(shù)水平和改善施工工藝來(lái)降低施工風(fēng)險(xiǎn)，為基坑工程提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，從而降低地下空間開發(fā)的投資成本。