软土地质深大基坑分区施工控制技术

俞建强

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 概述

根据上海地区施工及监测经验，当典型剖面的基坑宽度与开挖深度的比值不小于5时，围护结构底部至坑底以下2.5倍开挖深度范围内将出现较为明显的大规模土体位移场，坑内土体塑性隆起效应明显，从而引起坑外地表沉降增大，且地表沉降影响范围增大至3～4倍开挖深度[1-3]。对于特定的基坑工程而言，其开挖深度是一定的，只有通过改变其典型断面的开挖宽度来控制基坑变形，而当基坑宽度不超过20 m时，采用对撑可有效地控制基坑变形。

2 深大基坑分区支护的设置原则

当对周边环境的保护要求较高时，特别是在紧邻地铁等城市重要交通线的软土地质深大基坑工程施工中，为达到基坑微变形控制要求，一般均采用设置分期墙的方法进行深大基坑分区支护。上海市静安大中里综合发展项目40#地块内含多栋塔楼，主塔楼多位于场地中心区域，周边2条地铁环绕，裙房4层，地下结构面积较大。基坑开挖面积约53 000 m2，开挖深度15.60～23.50 m，整个地下室周边采用厚1 m的地下连续墙作为围护结构，采用分区开挖方式进行施工，考虑到基坑场地用地较紧张且周边居民建筑距离基坑较近，对施工噪声及扬尘等的控制要求较高，结合工期进度要求，将基坑划分成13个分区，最大分区面积为12 000 m2，邻近地铁的分区面积约为1 000 m2。

根据上海软土地区施工经验，随着深基坑开挖宽度B的扩大，深层土体对基坑开挖的敏感度增加，引起的地表沉降范围逐渐扩展。在基坑宽深比不大于2.5时，深层土体的位移不明显，基坑变形影响范围及程度相对较小；在基坑宽深比在2.5～5.0之间时，深层土体移动的影响开始明显；当基坑宽深比大于5.0时，深层土体的影响将非常大。可见，深大基坑分区施工控制的理想状态是将分坑宽深比控制在临界值（即2.5）以下。

总结目前的基坑分区经验，在主变形影响剖面上的基坑宽深比满足要求时，基坑的变形控制仍可达到较为理想的效果，但分区面积不能太大。因此，深大基坑平面分区技术在工程实践中一般按照面积进行分区控制（图1）[3-5]：保护性狭长分区短边不超过20 m，分区面积控制在约1 000 m2，一般情况下也要求长边不大于50 m；中等分区面积控制在2 000～6 000 m2；大分区面积控制在约10 000 m2；特殊情况下大分区面积可划分到20 000 m2左右。一般紧邻地铁线路的深大基坑一侧均需设置保护性狭长分区，而紧邻保护建筑物的深大基坑一侧则应根据需要确定是否设置保护性分区，无需设置狭长小分区时一般宜采取中等分区。上述分区的面积可根据工程实际进行微调，调整幅度不宜超过1.3[6-7]。

3 深大基坑分区施工关键技术

3.1 分区施工流程

基坑分区施工流程按照先大分区后小分区、先顺作后逆作、对称间隔开挖的原则进行。综合考虑工期、安全等要求，背景工程分区（图2、图3）施工流程如下：

图1 深大基坑平面分区示意

图2 背景工程基坑分区平面

图3 分区施工现场

1）考虑地铁车站（轨道交通13号线南京西路站）竣工节点，车站基坑分区先行开挖。地铁车站一期B2层板完成后，开挖2-a区及地铁车站二期。

2）地铁车站一期（北端头井）±0.00 m以下结构完成后，1-e1区开始挖土。1-e1区底板完成后，开挖1-e2区。

3）车站二期B2层完成，且2-a区底板完成后再整体开挖施工1-a区与车站三期基坑，同时1-c区开始挖土。

4）1-a、2-a、1-c、1-e1、1-e2各分区底板均完成后，开始开挖2-b区和1-b区基坑。1-c区挖土结束后开始1-d区基坑开挖。

5）1-b区、1-d区基坑底板完成且地铁车站中间段结构完成后，恢复西侧市政道路交通，依次开挖3区。

3.2 基坑分区施工阶段的土方开挖

根据围护支撑情况，各基坑遵循“分层、分块、尽早形成支撑或底板”的原则，将各基坑每层土方分成若干块按次序进行开挖（其中1-a、1-b、1-c、1-d、2-a、2-b、3、4区采用分块盆式开挖，1-e1、1-e2区采用分块逐条开挖）。

在顺作分区中，第1层土方采用大开挖，一般分成5块左右进行开挖；对应中间层土方采用盆式开挖结合设计分块的方式挖至相应的支撑底标高，先施工中部的对撑，再分块依次开挖基坑周边土方，每块土方开挖后及时浇筑支撑，完成与先施工支撑的对接受力，确保基坑周边每一开挖区域的支撑在土方开挖后30 h之内形成。最后一层土方开挖则根据底板后浇带划分，先开挖周边区域的土方并施工垫层，最后开挖中心区域并施工垫层。紧邻地铁侧的土方坡顶大于20 m，坡底大于30 m，高宽比小于1∶2，其余侧的边坡土方坡顶大于15 m，坡底大于23 m，高宽比小于1∶2。

在紧邻地铁的1-e1和1-e2保护性小分区内，第1层土方采用大开挖方式，第2～4道支撑结合设计分块抽条开挖（图4），并按照分块宽度由中间向两侧对称开挖至相应支撑底标高，按设计图纸每开挖一分块即可浇筑1道对撑；因基坑面积不大，待挖至坑底后随即浇筑垫层，基坑底板须一次性浇筑完成。

图4 保护性分区抽条开挖示意

在3区逆作施工时，每个分区根据出土口留设及挖土顺序加以细化分块，挖土分块大小配合临时封堵墙切割拆除工作量，除3-4区外，分块面积基本控制在500～600 m2；全部土方分层均采用盆式开挖。

3.3 基于分区开挖的场地布置优化

在深大基坑分区开挖过程中，各分区开挖顺序不同，也可能采用不同的工艺，在平面上又存在交叉作业阶段，对施工阶段的场地布置提出了挑战。对小基坑而言，其场地布置在整个基坑开挖阶段变化不大，但对于深大基坑工程而言，其场地布置将随着基坑分区的次第施工而发生改变，特别是场内施工道路的变动将非常大。当基坑施工有可能影响邻近城市干线交通时，场内交通受到场外的影响，其场地布置将综合考虑内外场通行顺畅的要求进行优化。

在基坑分区采用顺作工艺时，各顺作基坑的栈桥布置应与施工流程相互协调，如需利用回筑阶段的地下室顶板作为行车道路，则栈桥拆除工序应满足地下室顶板完成前的通行需要。当场地内有足够的空地时，办公区及工人宿舍等临时设施多设置在该区域内，但应满足坑边堆载限值要求；当场地无足够空间时，临时设施可设置在最后开挖的较大基坑分区内，待先开挖的分区上部结构完成到一定阶段后再搬至先开挖分区结构内，但应满足防护要求。需要在场内提供道路通行功能的深大基坑项目，道路区域宜设置分期墙单独成区，且开挖时间应考虑场内外交通的协调。

背景工程3区贯通整个基坑平面，其前期作为场地内的重要交通干道，在正式施工时则充分利用已形成的地下室顶板进行场地布置：在整个项目场地内，3区端头的1-e1及1-e2区的地下结构此时已全部完成，其顶板可作为临时生活设施主要布置区域。同时，通过增设出入口，充分利用中部2-a区已完成的地下室顶板和塔楼以及在开挖过程中陆续完成的1-a区、2-b区地下结构顶板，作为材料堆场、办公设施及车辆通行路线的布置区域。

4 结语

针对深大基坑工程分区施工中存在的分区规模划分、分区施工顺序确定及复杂场布安排等问题，本文对紧邻城市交通线的复杂环境深大基坑分区开挖绿色施工技术进行研究，依托背景工程深大基坑的工程示范，对分坑施工关键控制措施进行了介绍，合理的工序搭接、分区尺寸和分区施工顺序可有效满足众多分坑条件下基坑施工的安全性和经济性要求，确保各分坑交叉作业的顺利实施。