软土地区近地铁侧深基坑支护设计与施工

余碧玉

中国建筑股份有限公司（上海） 上海 200092

前言

随着经济发展，高层、超高层建筑大面积建设，地下交通大力发展，基坑支护形式受周边环境影响逐渐加大，特别是地铁建设对基坑开挖要求越来越高，基坑支护形式逐渐多样化。本文通过某工程项目深基坑支护设计与施工实例，对软土地基近地铁侧深基坑实施如何保证周围环境的安全进行了研究。

1 工程概况

大上海会德丰广场位于上海市南京西路1717号批租地块，占地面积为12675m2。会德丰项目地下深基坑北侧围护地连墙距地铁隧道净距仅5.4m，为了保护地铁，分为南、北两坑分别施工，先开挖南坑，南坑地下结构施工到±0.00m后，再开挖北坑，北坑开挖标高为-18.02m。北坑整个范围内土体采用水泥土搅拌桩和高压旋喷桩加固，所以北坑按设计暂不考虑坑内土体降水及降承压水。北坑内支撑体系采用一道钢筋混凝土支撑和四道钢管支撑。根据设计要求，北坑钢支撑安装好后，须及时施加预顶力。在基坑施工过程中，根据监测数据及实际工况进行复加预应力[1]。

2 土方开挖与支撑施工原则

采用两边向中间对称开挖，严格实行“分层分块、限时开挖支撑”原则，做到每挖一块土，就施工一根支撑，土方开挖与支撑形成时间不超过12小时，挖土8小时，支撑安装4小时。分块(控制在150m2左右）浇筑底板垫层，尽早完成北坑地下室底板工程。采取信息化施工，以每层土方及支撑施工阶段围护墙和地铁结构的变形控制值为依据，以每天和前期分阶段的监测数据做参考，调整制定本层及其以下各层土方与支撑施工的时间和措施，确保基坑、地铁结构及周边环境变形量控制在计划的范围内[2]。

3 基坑支护方案

基坑支护体系的选择，对基坑土方开挖及地下室施工过程中工程自身及周围环境的安全和稳定至关重要。它需要在整个地下空间形成一个完整、坚固的支撑体系。

大上海会德丰广场工程北侧基坑开挖，采用刚度高、整体性好的地下连续墙，加上稳固、牢靠的混凝土/钢管支撑。地下连续墙厚1000mm，沿基坑一圈整体设置。因工程分南北两个基坑，以中间地连墙分隔开，远离地铁2号线的南坑先行开挖、施工，在北坑开挖前，南坑地下室多层结构楼板已施工完成并达到设计强度，与中间地连墙连接并形成有效支撑。

北坑内支撑为1道钢筋混凝土支撑+4道钢管支撑。

钢筋混凝土支撑截面为1000×1000mm，通过围檩固定在地下连续墙上。基坑两头设置角撑及板撑，该道支撑跳格设置钢筋混凝土栈桥，供挖土时挖机站位及取土使用。

4 土方开挖与支撑施工顺序

4.1 第一层土方开挖与第一道支撑施工

经实测，本工程自然地面标高-0.400m，第一道支撑底标高分别为-1.0m、-1.5m，土方开挖量总计749m3。为本层土方开挖采用大开挖施工支撑，第二步待支撑砼达到70%设计值后开挖下层土方。

4.2 第二层土方开挖与第二道支撑施工

第二层土方开挖自-1.0m、-1.5m至-5.095m，开挖深度4.095m、3.595m，土方开挖量总计3351m3。开挖方法：挖机在坑中第一道支撑上行走，支撑上需覆盖30cm土。

4.3 第三层土方开挖与第三道支撑施工

第三层土方开挖自-5.095至-8.345，开挖深度3.25m，土方开挖量总计2838m3。

4.4 第四层土方开挖与第四道支撑施工

第四层土方开挖自-8.345至-12.095，开挖深度3.75m，土方开挖量总计3275m3。

4.5 第五层土方开挖与第五道支撑施工

第五层土方开挖自-12.095至-15.520，开挖深度3.425m，土方开挖量总计2991m3。

4.6 第六层土方开挖与垫层施工

第六层土方开挖自-15.520至-18.020，开挖深度2.5m，土方开挖量总计2183m3，垫层厚度300mm，混凝土总方量为262m3，垫层内设置H型钢及钢筋网片。

5 钢支撑安装

采用25吨吊车进行钢支撑的吊装。单根支撑拼接后总长宜比实际需用长度短50～100毫米，每根支撑配活络头子1只，拼接时必须确保顺直。支撑吊装到位后，进行水平度的调整，检查各焊接和螺栓连接点达到紧固可靠，经检查合格后，按照设计值分级施加预应力，形成完整的钢支撑系统。待钢支撑安装完成后开始分节施加预应力，非自动控制系统的钢支撑采用二只千斤顶在钢管支撑两侧对称同时施加，自动控制系统的钢支撑采用一台千斤顶施压；每级预应力施加后需对各钢节点的连接情况进行复检，必要时应对节点进行加固。为控制基坑变形，起吊安装、焊接在分块土方完成后随即展开连续施工，做到土方开挖与钢支撑安装协调进行，随挖随撑。

6 技术创新与应用

6.1 软土地区分基坑施工

上海属于典型的软土地区，因其地下交通系统发达，周边建筑密集，新建工程基坑的稳定对周围环境的保护起到关键性的决定。本工程除了一墙之隔的少年宫外，与地铁2号线间隔仅5.4米，在当时尚属首次。为了将对地铁的影响降至最低，本工程将基坑分成南北两个基坑，在南坑采用分层分块、先盆中后盆边开挖，每开挖一块立即跟进支撑施工，开挖至底标高后逐层施工地下室结构楼板，并与中间地连墙形成有效支撑。然后再进行临近地铁的北坑开挖与施工。北坑在南坑开挖之前便采用水泥土搅拌桩和高压旋喷桩加固，使坑内软土变为“硬土”，增加了北坑的稳定性。

6.2 轴力动态控制系统

为本项目特别设计与实施的轴力动态控制系统，在工程实施期间，尚属全国首创。后续上海地区同类近地铁工程实施时，均借鉴了本项目的成功经验，租赁本工程设备并请求技术指导。该系统应用于第四、五道钢支撑，由液压泵站、控制室、液压千斤顶、油管、传感器、报警器等组成。每根钢管单独配置一个液压千斤顶，每一组（分组详见3基坑支护方案）设置一根输油总管和一个信息传感器，由信息传感器将实时压力反馈至控制室，控制室将实时压力与设定压力对比后发出加压/卸压指令，从而保证第四、五道支撑压力的稳定。同时还设置了压力报警系统，当系统压力超出设定值时，将发出警报，使施工方结合基坑、地铁监测数据来判断基坑的安全状态并及时采取相应措施。

7 结束语

通过对基坑支护方案的整体而周全的设计——全基坑设置地下连续墙并两侧土体加固、设置中间地下连续、北坑采用水泥土搅拌桩和高压旋喷桩加固，以及对施工方案细致的考虑——分层分块土方开挖、严格控制开挖顺序与支撑形成时间、采用轴力动态控制系统，本工程地下室施工过程中，地铁2号线沉降和变形控制良好，周围土体和建筑物沉降和变形均在规定范围内，保证了周围环境的安全。更为重要的是，为同类项目提供了成功经验，使复杂环境下基坑工程的实施成为可能，推进了软土地区深基坑施工的发展。