狭长基坑的施工变形控制技术

曹建中

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程背景

1.1 地理位置与周边环境

工程位于上海市徐汇滨江商业区，南邻西岸传媒港地块、北邻龙耀路、西邻云锦路、东至规划云谣路。龙耀路隧道位于本工程基坑北侧，隧道边距本项目基坑边最近32.2 m，西侧为轨道交通11号线，隧道距本基坑约74 m（图1）。

图1 工程周边环境示意

1.2 建筑、结构及基坑围护概况

本工程总建筑面积约254 498.56 m2，地下总建筑面积约64 200.74 m2，拟建物为1栋高280 m的61层办公楼和4层裙房，地下室共4层。主体基坑总面积为17 410 m2，分为Ⅰ区（基坑面积为12 520 m2）和Ⅱ区（基坑面积为4 890 m2）先后实施。基坑普遍挖深为16.9 m，塔楼区域为19.2 m。基坑安全等级为一级，北侧、西侧及Ⅰ区南侧邻西岸侧基坑环境保护等级为二级，基坑采用厚1 m的 两墙合一地下连续墙围护，地下连续墙共计96幅，地下连续墙最深49.5 m，坑内设3道钢筋混凝土支撑，塔楼深坑部位另设第4道和第5道钢支撑。坑内裙边土体采用三轴搅拌桩进行加固，集水井、电梯井等深坑四周采用高压旋喷桩加固[1-2]。

2 基坑工况设计

根据原设计工况要求，本工程第1道支撑浇筑完成且强度全部达到80%后方可进行下一层土方开挖，第2道支撑施工完成后方可开挖下一层土方，每层土方开挖的设计工况要求不变。根据设计工况和现场挖机数量、出入口数量、取土点数量等综合情况，整个基坑从土方开挖、支撑及底板施工时间计划需要165 d。

在底板完成之前，基坑测斜、周边环境影响等将持续发展。本项目北侧、西侧均有隧道，基坑施工周期越长，基坑累计变形越大，对周边建筑物、隧道影响也越大，若按原设计工况施工，保守按照平均每天至少0.7 mm的变形量速率进行估算，底板完成后地下连续墙测斜值在116 mm左右，将远远超出地下连续墙侧向变形的报警值。

本工程第1道支撑共分4个区进行施工，第1层土方于2017年6月12日进行开挖，第1道支撑①、②、③、④区支撑分别于2017年6月18日、23日、27日、28日浇筑完成。根据以往施工经验，控制基坑变形最有效的措施是在最短的时间内完成基础底板施工，考虑到本工程为长条形基坑，基坑长边方向有4道栈桥作为对撑，经过和设计单位充分沟通、论证、分析，为有效缩短施工时间，减少基坑暴露时间，提出①、②区支撑强度达80%，③、④区强度达30%后开挖下一层土方的设想（图2）。

图2 每层土方开挖先决条件

根据第2层的土方总量、取土点的数量及工地大门出入口的数量、每天的挖土时间，考虑夜间施工审批的天数等综合因素，计划自第2层土方开挖开始，每层土方开挖时间需要24 d，支撑施工需要6 d。第2层土方开挖计划于2017年7月4日进行，首先开挖第2层①区和②区盆中土方，该区域土方开挖施工时间大约需要3 d，第2层①区土方开挖完成后，第1道支撑栈桥③、④区养护时间达到8 d。截至2017年7月3日，第1道支撑各区混凝土强度数据如表1所示。

表1 第1道支撑各区混凝土强度

根据上表数据分析得知，2017年7月4日第2层土方①区开挖时，第1道支撑①、②区和③、④区强度分别能达到80%和30%以上的开挖强度要求，为拟采用的施工方案提供理论依据。另外，以此为前提，项目标养室分别制作了龄期3、5、7、9、11、13、15 d的同条件养护试块，以了解混凝土强度与时间的变化关系。根据试块报告数据，混凝土强度变化与表1中的结论基本吻合，满足于2017年7月4日开始开挖第2层①区土方的条件。

第3、4层土方开挖同理按照第2层土方开挖的工况进行施工，按照新调整的设计工况施工，从第2层土方开挖开始至底板施工结束，仅用了96 d，基坑施工时间缩短了71 d，大大缩短了基坑暴露的时间。

3 基坑变形控制措施

1）编制详细的分区进度计划，对施工工序进行分解、对工期进度进行倒排、合理规划施工进度，在确保施工流水及支撑养护时间的同时也满足合同要求工期节点。

2）在第2层土方开挖施工前，进行现场支撑强度回弹、试块检测报告强度复核，确保土方开挖前支撑混凝土强度已达到设计要求。

3）项目部在技术方面对3道支撑的混凝土等级进行了提高，第1道支撑由C35提高到C40，第2、3道支撑由C40提高到C45，支撑施工时先施工对撑、角撑部位，快速形成稳定的支撑体系，局部设置配筋垫层。

4）提高基坑监测频率，实时关注基坑变形程度。

4 基坑变形控制成效

本项目于2017年7月4日开始地下室土方开挖施工，于2017年10月8日完成基础底板浇筑工作，整个基坑的施工工期大大缩短。在整个土方开挖、支撑施工、基础底板施工阶段，地下连续墙测斜值局部略超出报警值。本工程周边深基坑众多又邻近黄浦江边，且北侧道路各地块重车行驶频繁，存在许多变形控制不利因素，后期根据监测数据组织了专家评审，专家表示虽然基坑超出报警值，但总体还属正常。整个基坑施工阶段，现场严格按评审通过的深基坑施工方案组织施工，在此期间基坑整体处于受控状态。

由本案例实践成果可知，在狭长基坑施工过程中，做好合理分区，支撑、土方分区分块施工，在满足设计要求的工况下进行施工流水高效穿插，缩短施工工期，采取有效措施在相同时间内提高围护支撑强度，可有效降低基坑施工过程中的基坑变形程度，其中减少整个基坑施工时间是控制基坑变形的关键因素。