软土地区紧邻浅基坑的深基坑工程实践研究

刘宝石

(中船勘察设计研究院有限公司，上海 200063)

0 引言

当前随着城市土地资源的日趋紧缺，开发城市深层地下空间成为发展的必然趋势[1]，基坑支护作为深层地下空间开发的保护措施，正向大深度、大面积、复杂化、多样化方向发展[2]。基坑工程个性很强，对基坑稳定和变形的影响因素很多[3]。本文以上海软土地区某深基坑工程为例，该深基坑的环境特点在于其一侧紧邻正在进行施工的浅基坑。针对此特点，在综合考虑安全性、经济性及施工可行性的基础上，通过对比计算分析，提出了该特定条件下的基坑支护方案，可为类似的工程提供一定的参考和借鉴。

1 工程概况及环境情况

该工程以多栋高层公寓为建筑主体，下设两层地下车库的建筑深基坑。拟建建筑物高层公寓为剪力墙结构，地下车库为框架剪力墙结构，基础为桩筏基础。基坑总面积约9200 m2，周长约400 m，典型开挖深度为9.45 m，主楼区域开挖深度10.05 m，集水坑落深1.0～3.0 m。基坑北侧距离红线最近为4.4 m，红线外为19 m宽的已建道路，路下管线距离基坑边最近距离为5.7 m；西侧距离红线仅2.2 m，红线外为城市绿地及市政道路，路下管线距离基坑边最近距离为3.0 m；南侧为项目待建地块，现为空地；东侧为项目一期工程，地下一层，该侧距离一期地库边线约2.8 m，根据开发进度深基坑开挖前，东侧地下一层底板将浇筑完成。该工程设有一个出入口，位于基坑西南角，进入西侧市政道路。基坑与周边环境如图1。

2 工程地质情况

拟建场地地貌类型属湖沼平原类型，基坑开挖范围内的土层分布依次为：①素填土，平均层厚为2.08 m；②1粉质黏土夹黏质粉土，平均层厚为0.79 m；②2有机质土，平均层厚为0.69 m；③淤泥质粉质黏土，平均层厚为4.07 m；⑥1粉质黏土，平均层厚为3.61 m；⑥2-1砂质粉土，平均层厚为8.42 m；⑥2-2砂质粉土，平均层厚为6.15 m。

本场地对基坑工程有影响的地下水主要是浅层潜水，勘察期间实测地下水稳定水位埋深在1.30～1.50 m之间，相应标高为1.90～2.96 m，设计地下潜水位按上海市平均水位0.5 m考虑。场地内位于第⑥2-1层、第⑥2-2层含有微承压水，承压水水位呈周期性变化，一般埋深为3.0～11.0 m。经计算，基坑不存在突涌的可能性。基坑地层围护设计参数见表1。

图1 周边环境图

表1 基坑地层围护设计参数表

3 基坑特点及难点

3.1 基坑特点

(1)周边环境：基坑两侧临近市政道路，一倍开挖深度内有较重要市政管线，环境保护等级二级。

(2)基坑规模及形状：基坑开挖深度较深，总体面积较大，形状近似矩形，安全等级二级。

(3)工程地质：基坑开挖深度范围内土质较好，⑥1层粉质黏土层埋深约4.0 m，场地西北角分布有③层淤泥质粉质黏土。

3.2 基坑难点

(1)基坑开挖深度较深、面积较大，西侧和北侧道路管线距离基坑边线较近，需要重点保护。

(2)基坑东侧紧邻正在施工的一层地下室基坑，造成深基坑第一道支撑东侧无土压力作用，支撑体系东西两侧受力不平衡。因此，如何更好的传递其余侧的土压力成为本基坑工程的一个难点。

4 基坑围护分项设计

根据基坑开挖深度及环境保护要求，基坑总体采用钻孔灌注桩(受力挡土)+三轴搅拌桩(止水)+两道混凝土支撑的围护形式。

4.1 挡土体系设计

本基坑一般区域挖深为9.45～10.05 m，挡土体系采用钻孔灌注桩，止水体系采用单排φ850@1200三轴搅拌桩，击穿高渗透性土层⑥2砂质粉土层，桩端进入微渗透性土层⑥4层不少于1 m，形成封闭的止水体系，满足深井降水要求。挡土体系典型剖面参数详见表2及图2。

表2 剖面设计参数一览表

4.2 支撑体系设计

4.2.1 支撑总体设计思路

根据基坑开挖深度，本工程采用两道混凝土支撑。基坑近似矩形，常规支撑平面布置形式采用对撑+角撑+边桁架，其中角撑对称布置。但由于基坑东侧邻近正在施工的地下一层基坑，两侧基底高差5 m，本基坑开挖时，东侧浅基坑底板将浇筑完成，第一道支撑东侧传力点无土压力抵消，造成受力不对称，故支撑布置关键为确保南、北、西三侧土压力有效传递。

图2 典型剖面图

对此情况，可以考虑采用如下两种措施：

(1)采用对称角撑布置，东侧支撑点处布置斜抛撑将支撑轴力通过斜抛撑力传递给东侧地下一层底板，平衡水平支撑力。

(2)西侧增设角撑，采用大角撑的平面布置形式，通过角撑将西侧大部分土压力传递至南北两侧，与南北两侧土压力平衡。

4.2.2 对比分析

采用角撑平面对称布置，减少了西侧角撑覆盖范围(见图4)，增加了东西向对撑受力，同时增加了对点的斜抛撑受力，由于东侧角撑增加，相应斜抛撑数量增加，不利于基坑整体变形控制。斜抛撑需要穿墙，增加了施工难度，较大的斜抛撑受力对地下室底板也会造成不利影响。

当采用大角撑布置时，东侧斜抛撑数量有效减少，增设的角撑撑点同对撑撑点汇交，使中间3根对撑受荷范围减小(如图3所示)，从而减小了相应的斜抛撑受力，安全度增加。大角撑覆盖区域内，南侧与北侧土压力与西侧土压力平衡，未覆盖区域土压力通过东侧南北向栈桥平衡。

利用启明星BSC软件，对两种支撑布置形式进行计算分析，计算结果对比见表3。

计算结果表明，采用大角撑布置的西侧最大位移小于采用角撑对称布置的位移，同时对撑内力也明显小于角撑对称布置的内力。通过以上分析，本基坑第一道支撑采用了大角撑的布置形式，第二道支撑由于东侧有土压力可以平衡、采用了常规的对称角撑的平面布置形式。(见图3、图4)

图3 大角撑布置

图4 角撑对称布置

表3 剖面设计参数一览表

5 监测结果及分析

在基坑施工过程中，对围护体系及周边环境均进行了实时监测[4]。本工程共布置了8个测斜孔，围护墙顶水平、垂直位移监测点19个，坑外地下水位观测孔8个，地表沉降观测点有8个断面，支撑轴力监测为8组，立柱沉降观测点11个，以及周边管线监测点若干。本文选取西侧典型监测点进行分析。(见图5)

图5 现场施工图

图6选取的监测值为西侧围护桩在基坑开挖至坑底的工况下，桩身的水平位移值。与采用同济启明星软件获得的计算值相比十分接近，均呈现随着深度的增加先增大后减小的规律，在土体开挖面附近达到最大，位移最大值均稍大于20 mm。

图6 桩体水平变形计算值与监测值

6 结语

本工程于2016年底完成结构封顶。从基坑的各项监测值来看，大角撑的支撑布置形式有效控制了基坑的整体变形，同时最大程度减轻了对东侧地下一层结构的影响，可为类似工程提供一定的参考和借鉴。