大型复杂环境深基坑分块开挖对周边环境的影响

尹宇杰（上海市基础工程集团有限公司，上海 200002）

大型复杂环境深基坑分块开挖对周边环境的影响

Study on High Performance Concrete in Ningxia

尹宇杰（上海市基础工程集团有限公司，上海 200002）

城市中心地区大型综合开发项目的深基坑工程，在周边环境十分复杂、地质条件恶劣。本文结合工程实例，探索研究大型复杂环境下深基坑工程分坑顺作，合理分块开挖、随挖随撑，并研究对周边环境的影响。

紧邻地铁；环境复杂；地质条件差；分块顺作；监测分析

1 应用项目工程概况

1.1 工程概况及周边环境

上海某大型地块综合开发项目，紧邻两条运营中轨交十字换乘站，基坑的围护结构有部分利用运营中轨交车站围护(即共墙)。其中轨交四号线车站为半地下结构，将本工程分为南北两个单独基坑。

南块基坑面积 4 800 m2，其北侧与轨交四号线车站共墙，东侧距轨交 10 号线的 110 KV 主变电站 6 m，南侧距主变至 10 号线车站的电缆通道 4.2 m，且电缆通道为柔性结构下方无桩基础，西侧距十号线车站风井结构仅 0.25 m，整个南块基坑被轨交构筑物包围。北块基坑面积 9 650 m2，与两条轨交线车站约有一半围护结构共墙。周边多为3～6 层条形基础民房，年久失修。

本工程基坑围护结构为十字钢板接头形式的地下连续墙，深 50 m，厚 1 m/1.2 m，墙内外两侧均有 48 m 深槽壁加固，工艺形式为三轴搅拌桩和渠式等厚度水泥土连续搅拌墙(TRD)。

基坑工程采用“分坑顺作”法，按下图进行分块，共分成 9 个基坑。其中 1 区开挖深度 22.45 m，2 区开挖深度21.45 m，其余基坑开挖深度为 4.15～8.2 m。支撑形式 1区和 2 区均为 5 道混凝土支撑，其余基坑均为 1 道混凝土支撑。基坑分坑及开挖深度详见下图。

1.2 工程地质条件

勘察成果表明，拟建场地南侧均位于古河道分布区。古河道区域第⑤层厚度较厚，第⑥层缺失，第⑦层上部受切割，层顶起伏较大。具体地质情况如表 1 所示。

表 1 土层分布及其具体特征

2 基坑分坑分块开挖研究

2.1 基坑分坑原则

在上海城区施工，周边环境保护要求一般较高，通常情况下采用分块施工的方法，分块施工的方法是减小基坑变形的有效措施。而合理制定开挖先后顺序是保证分块开挖达到预期效果的重要手段。分块大小决定了基坑围护无支撑暴露长度，减小基坑边挖土分块尺寸，可有效控制基坑变形。

本工程鉴于邻近轨交地铁车站，环境保护要求非常高；同时是在封闭场地内进行施工，没有交通组织的压力，因此采取“分坑顺作”法施工。

分坑顺作施工一般是将基坑分成一个较大的基坑和一个或多个长条形的很小的基坑，并都采用顺作法施工，1区和2 区两个较大的基坑采用顺作法先施工，在其地下室结构施工完成后再进行长条形小基坑的开挖。

2.2 总体开挖回筑流程

总体开挖流程按照先深后浅，先大后小，先远后近的原则进行分坑施工。开挖回筑流程见图 1。

图 1 总体分坑开挖回筑流程图

2.3 大基坑平面分块

(1) 1 区基坑的四边长度基本一致，且整个 1 区四周均有轨交地铁的构筑物，因此平面分块以先中间后四周的盆式开挖原则进行划分。同时根据支撑布置的形式，尽量同时形成两个方向的十字对撑，使基坑四周围护同步受力。每一层土方开挖并形成支撑的时间控制在 10～15 d，大底板形成耗时 29 d。具体分块详见图 2

图 2 1区基坑第2～6层开挖分块平面图

(2) 2 区基坑平面总体呈狭长形，分块除了遵循先中间后四周的盆式原则外，以形成短边方向支撑为优先。每一层土方开挖并形成支撑的时间控制在 15～20 d，大底板形成耗时 23 d。具体分块详见图 3。

图 3 区基坑第2～6层开挖分块平面图

2.4 小基坑平面分块

小基坑平面均为狭长形，短边宽度在 16～22 m 之间。平面分块采取抽条分块对称开挖，尽快形成短边方向对撑。具体分块详见图 4～图 9。

图 4 3区基坑分块平面图

图 5 4区基坑分块平面图

图 6 5-2区基坑分块平面图

图 7 6-3区基坑分块平面图

图 8 6-2区基坑分块平面图

图 9 6-1区基坑分块平面图

3 监测数据分析

3.1 南区基坑施工期间监测情况

(1) 地表沉降历时变化曲线见图 10.

图 10 南区地表沉降历时变化曲线图

地表累计沉降量在-1.16 mm (D7-5)～-40.78 mm(D8-3)，变形呈稳定趋势。

(2) 110 KV 主变电站沉降曲线见图 11。

图 11 110KV主变电站沉降历时变化曲线图

变电站测点最大累计变化量在-6.60 mm(BD3)未出现结构裂缝。

(3) 电缆通道沉降曲线见图 12。

图 12 电缆通道沉降历时变化曲线图

高压电缆最大测点最大累计变化量在-24.11 mm(G08) 未出现坍塌渗漏。

(4) 轨交地铁车站沉降曲线见图 13。

图 13 轨交地铁车站沉降历时变化曲线图

开挖施工期间最大测点累计为 DT27 (25.3 mm)，变化速率在-0.02 mm/d～-0.05 mm/d 之间。

(5) 地墙墙体变形曲线见图 14。

图 14 地墙墙体变形历时变化曲线图

最终位移量最大处约在 21 m 处，最终累计量在 47.56 mm。

3.2 北区基坑施工期间监测情况

(1) 地表沉降曲线见图 15。

图 15 北区地表沉降历时变化曲线图

地表累计最大沉降测点为 D2-4(-19.77 mm)，变形呈稳定趋势。

(2) 轨交地铁车站沉降曲线见图 16。

图 16 轨交地铁车站沉降历时变化曲线图

最大测点累计为 DT10(-7.39 mm)，变化速率在-0.6 mm/d～-0.8 mm/d 之间。

(3) 地墙墙体变形曲线见图 17。

图 17 地墙墙体变形历时变化曲线图

最终位移量最大处约在 24 m 处附近，累计位移量最大孔 CX04 达 75.33 mm。

4 结 语

按“时空效应”理论，对大型复杂环境深基坑开挖运用“分坑顺作”的方法，合理将大型深基坑分割成若干单独基坑。对每一个单独基坑根据支撑布置形式、出土能力再进行细分，分层分块开挖，随挖随撑，缩短基坑无支撑暴露时间，减少变形。

根据应用工程项目实际开挖的监测数据汇总分析，可以看到在开挖风险更高的南区，保护要求高、对于变形敏感的地铁设施变形分别为：车站最大沉降 25.3 mm，电缆通道最大沉降 24.11 mm，110 KV 主变电站最大沉降 6.60 mm。虽然累计变化量超过报警值，但日变化量处于可控状态，结构未出现裂缝、渗水等情况，总体变化可控。

根据本工程的开挖结果，在今后类似工程实施时，还应注意：

(1) 缩短支撑成形受力的时间，限时分块开挖；

(2) 严格控制基坑临边堆载；

(3) 开挖前对围护结构的止水效果检验，避免开挖过程中出现渗漏延长开挖时间

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TU4

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

2017-02-25

尹宇杰，现供职于上海基础工程集团有限公司。作者通信地址：上海市江西中路406号，邮编：200002，