超长超大面积深基坑施工技术与影响

王珺

（上海长宁建设项目管理有限公司，上海 200336）

1 引言

随着城市建设发展的日新月异，工程建设技术在不断的创新及更新迭代中，尤其是地下空间的开发利用。为结合地下空间的拓展，在工程建设中展现了各类不同功能的深基坑工程[1]，主要表现为超深和超大面积基坑工程两大类。超大面积深基坑工程具有影响大、开挖深度大、风险高、施工难度大、变形控制要求高等特点，本文结合长宁区新泾镇351 街坊3 丘等地块项目，围绕施工技术、施工控制、基坑监测等进行探讨，以保证施工质量和安全。

2 工程概况

长宁区新泾镇351 街坊3 丘等地块项目（IV-H-03 地块）含15 栋地上11 层、地下2 层的公共租赁住房。总建筑面积约为210 399 m2，其中，地上建筑面积为125 666 m2，地下建筑面积为847 33 m2。

工程基坑总开挖面积约42 114 m2，周边延长为982 m。其中，长边长度为400 m，短边长度为114 m。本工程场地自然地坪绝对标高为+4.000 m。基坑开挖深度11.1～11.4 m。

围护结构均采用单排钻孔灌注桩挡土+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+二道钢筋混凝土水平内支撑的围护体系。

3 周边环境

本项目拟建场地位于上海市长宁区天山西路南侧，外环高速路西侧。基地北至天山西路辅路，距基坑边线约38.9 m；东至绥宁河和健身步道，距基坑边最小间距分别为7.8 m、1.2 m；西至德邦物流中心、上海南空汽修厂、上海空军机械库，基坑边距已有建筑最小间距分别为14.6 m、29.5 m、34.8 m。

与本项目相邻的两个项目分别是位于东侧的IV-H-07地块及位于南侧的IV-K-03 地块。其中，IV-H-07 地块在本项目地上结构封顶后进行施工，IV-K-03 地块在本项目A1 区出正负零后进行施工，IV-K-03 地块距基坑边最小间距为59.04 m。

4 施工顺序

为降低对周边环境的影响，采取了化大为小、分块施工的方案。将本工程的基坑沿南北长向划分为A1 区（18 922 m2）和A2 区（23 192 m2）两个小坑。

开挖顺序为：先施工A1 区，A2 区留土后施工→待A1 区地下室结构B1 板施工完成后，完成A1 区临近A2 区一侧的地下室B1 板斜抛撑，再进行A2 区第一道支撑下土方的开挖→待分隔桩两侧对应分区内的地下室结构均施工完成之后，再凿除分隔桩，最后将A1、A2 区相连。如图1 所示。

图1 分坑施工示意图

5 施工技术

5.1 基坑降水

根据地勘资料，A1 区分布有第⑤1t层微承压水、第⑦层承压含水层。经验算，第⑤1t层微承压水对本工程基坑开挖有影响，第⑦层承压含水层没有影响，最不利承压水位埋深3.0 m（绝对标高），会造成基坑突涌，需考虑场地承压含水层对降水的影响。

A1 基坑，降水分为两个阶段：（1）疏干降水：针对坑底以上潜水，布设77 口疏干井可满足要求。（2）减压后疏干降水：针对坑底以下的⑤1t微承压水层，布设20 口疏干井可满足要求。

A2 基坑，地勘资料中无承压水层，降水均为疏干降水。

5.2 土方开挖

本工程基坑开挖采用明挖顺作法，从上到下分层、分段、分块进行。本工程2 层地下室基坑垂直方向分3 层土体开挖[2]。

5.2.1 第一层土

挖土深度为1.4 m，A1 区块土方共计约26 320 m3，A2 区块土方共计约29 820 m3。土方开挖根据场地周边环境因素分12 块开挖，开挖顺序为先E1/E2 块→F1/F2 块→G1/G2 块→H1/H2 块→A 块、D 块→B 块、C 块，每个单元配备EX300 挖机4 台。待第一层土体开挖，同时进行A、B、E1/2、F1/2、G1/2、A 块、B 块钢筋混凝土支撑施工。

5.2.2 第二层挖土

挖土深度为6 m，A1 区块土方共计约112 800 m3，A2 区块土方共计约127 800 m3。采用盆式挖土工艺，尽快形成对撑，最后完成角撑。第二层土方每区分7 大块进行，A1 区挖土顺序为：C/B 块→A/D 块→F1/F2 块→G1/G2 块→H1/H2 块→E1/E2 块，A2 区挖土顺序为：C/B 块→A/D 块→F1/F2 块→G1/G2 块→H1/H2 块→E1/E2 块。每个单元配备EX300 挖机2台和EX100 挖机6 台。

5.2.3 第三层挖土

挖土深度为3.7 m，A1 区块土方共计约69 560 m3，A2 区块土方共计约78 810 m3。采用盆式挖土工艺，底板根据后浇带位置尽快形成对撑，最后完成边角处底板。第三层土方每区分7 大块进行，A1 区挖土顺序为：C/B 块→A/D 块→F1/F2 块→G1/G2 块→H1/H2 块→E1/E2 块，A2 区挖土顺序为：C/B 块→A/D 块→F1/F2 块→G1/G2 块→H1/H2 块→E1/E2 块。每个单元配备EX300 挖机2 台和EX100 挖机6 台。基坑挖土分区如图2 所示。

图2 基坑挖土分区图

5.3 支撑分隔墙拆除

本工程共混凝土支撑二道，混凝土总方量约为16 000 m3。根据本工程实际情况及设计方案要求，在确保不影响围护结构安全及周边环境的前提下，采取镐头机+链锯切割结合的拆除工艺[3]。对有吊装作业空间的采用链锯切割，无吊装作业空间同时无法进行有效切割的部位采用镐头机凿除。

本工程两坑之间设有钻孔灌注桩分隔桩，须待两侧对应分区内的地下室结构均施工完成后方可进行凿除。

分隔桩拆除分两期进行，第1 期每段拆除长度不大于10根灌注桩，每段间隔保留3 根不拆除，保留桩的位置；第2 期中隔墙拆除剩余分隔桩。

6 施工控制

6.1 基坑降水

根据地勘报告及抽水试验确定本工程A1 区存在承压水层，需进行承压水抽除，按照按需降水的原则进行抽水。

土方施工时，应根据开挖深度及承压水头埋深来控制降压井的开启。结合勘查报告及抽水试验得出的承压水头埋深，经计算，降压临界值为基坑开挖深度9.81 m 时，需开启降压井。随着土方开挖深度的逐渐加深，根据计算出的不同开挖深度下承压水位的安全深度，来合理控制抽水量，减少对周边环境的影响。

6.2 土方开挖

挖土遵循先撑后挖的原则分层分块开挖，挖土顺序严格按施工组织设计进行。根据支撑布置，合理进行土方分区分块，结合周边环境对有影响的应先做好支撑后开挖。开挖到基坑底后应随挖随浇捣垫层，减少基坑暴露时间，同时掺加早强剂加快垫层混凝土强度的提升，减少基坑变形。

6.3 支撑分隔墙拆除

采用链锯拆除支撑时应注意分块原则，应尽量使切割后支撑能直接吊运支撑的区域，应根据吊车型号，确定每段支撑的长度、重量，还需考虑支撑运输车辆的停放位置，支撑吊运后直接装车，减少二次装车的麻烦。无法直接吊运支撑的区域，需采用叉车驳运支撑，因根据叉车型号，确定每段支撑的长度和重量。

分隔墙凿除应自上而下进行，分2 层，每段长度不超过15 m。凿除前两侧结构均需达到设计强度，同时凿除段的分隔墙与两侧结构应确保已完全脱离。分隔墙地下1 层拆除后应立即进行两侧结构的补全，待混凝土强度达到设计强度后进行地下2 层的分隔墙拆除，不可连续凿除分隔墙。

7 施工监测

在基坑开挖及地下结构施工期间，围护墙深层水平位移在开挖至垫层底标高时，日变形量最大值为1.9 mm，应及时完成已开挖区域的垫层浇筑和底板施工，且底板混凝土浇筑至围护墙边，有效控制了变形进一步发展，最终测斜最大累计值为40.9 mm。

深基坑阶段，周边地下管线及建筑物垂直位移表现为下沉，地下管线最大累计变化量为32.0 mm；周边房屋均为新建桩基础，沉降最大为30.7 mm；地表沉降最大为32.7 mm。

坑外地下水位波动正常，其变化范围在-800～400 mm，主要受大气降水影响。

围护墙顶水平位移在支撑拆除时，应力突然释放，向坑内单日位移较大，最大值为2 mm。最终累计变化量为13 mm，小于设计报警值。

经分析，因本工程场地狭小受限，施工机械及建筑材料不可避免地临时布置在基坑边，造成了部分监测点监测数据超过报警值。对超过报警值的监测点采取了相应的措施，如对周边裂缝采取了灌浆封堵处理；严格按设计要求分层分区开挖，开挖面的垫层浇筑及底板施工比较及时，且垫层浇筑至围护边；在施工期间尽量控制了机械设备在基坑边上的停留时间；加强现场巡视、加密监测频率等相关措施。

8 结语

中心城区超长深基坑施工难度大、风险高，周边环境复杂，影响因素多，在施工期间应严格控制各项技术措施，合理进行施工组织，在有限的条件下对基坑降水、土方开挖、支撑拆除等关键工序进一步分析施工重点、难点及解决方案。特别是基坑开挖阶段应充分考虑土方分段、分块、分层等开挖顺序，且经过专家论证，对深基坑施工中可能发生的险情做好充足准备的情况下，方可严格按照施工组织设计进行施工。施工期间仍因关注监测数据的变化，及时调整施工节奏，必要时根据施工方案采取相应措施，以排除、减轻隐患，确保基坑施工安全。