尹宇杰（上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200002）

大型復(fù)雜環(huán)境深基坑分塊開挖對周邊環(huán)境的影響

Study on High Performance Concrete in Ningxia

尹宇杰（上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200002）

城市中心地區(qū)大型綜合開發(fā)項(xiàng)目的深基坑工程，在周邊環(huán)境十分復(fù)雜、地質(zhì)條件惡劣。本文結(jié)合工程實(shí)例，探索研究大型復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程分坑順作，合理分塊開挖、隨挖隨撐，并研究對周邊環(huán)境的影響。

緊鄰地鐵；環(huán)境復(fù)雜；地質(zhì)條件差；分塊順作；監(jiān)測分析

1 應(yīng)用項(xiàng)目工程概況

1.1 工程概況及周邊環(huán)境

上海某大型地塊綜合開發(fā)項(xiàng)目，緊鄰兩條運(yùn)營中軌交十字換乘站，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有部分利用運(yùn)營中軌交車站圍護(hù)(即共墻)。其中軌交四號線車站為半地下結(jié)構(gòu)，將本工程分為南北兩個單獨(dú)基坑。

南塊基坑面積 4 800 m2，其北側(cè)與軌交四號線車站共墻，東側(cè)距軌交 10 號線的 110 KV 主變電站 6 m，南側(cè)距主變至 10 號線車站的電纜通道 4.2 m，且電纜通道為柔性結(jié)構(gòu)下方無樁基礎(chǔ)，西側(cè)距十號線車站風(fēng)井結(jié)構(gòu)僅 0.25 m，整個南塊基坑被軌交構(gòu)筑物包圍。北塊基坑面積 9 650 m2，與兩條軌交線車站約有一半圍護(hù)結(jié)構(gòu)共墻。周邊多為3～6 層條形基礎(chǔ)民房，年久失修。

本工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為十字鋼板接頭形式的地下連續(xù)墻，深 50 m，厚 1 m/1.2 m，墻內(nèi)外兩側(cè)均有 48 m 深槽壁加固，工藝形式為三軸攪拌樁和渠式等厚度水泥土連續(xù)攪拌墻(TRD)。

基坑工程采用“分坑順作”法，按下圖進(jìn)行分塊，共分成 9 個基坑。其中 1 區(qū)開挖深度 22.45 m，2 區(qū)開挖深度21.45 m，其余基坑開挖深度為 4.15～8.2 m。支撐形式 1區(qū)和 2 區(qū)均為 5 道混凝土支撐，其余基坑均為 1 道混凝土支撐?；臃挚蛹伴_挖深度詳見下圖。

1.2 工程地質(zhì)條件

勘察成果表明，擬建場地南側(cè)均位于古河道分布區(qū)。古河道區(qū)域第⑤層厚度較厚，第⑥層缺失，第⑦層上部受切割，層頂起伏較大。具體地質(zhì)情況如表 1 所示。

表 1 土層分布及其具體特征

2 基坑分坑分塊開挖研究

2.1 基坑分坑原則

在上海城區(qū)施工，周邊環(huán)境保護(hù)要求一般較高，通常情況下采用分塊施工的方法，分塊施工的方法是減小基坑變形的有效措施。而合理制定開挖先后順序是保證分塊開挖達(dá)到預(yù)期效果的重要手段。分塊大小決定了基坑圍護(hù)無支撐暴露長度，減小基坑邊挖土分塊尺寸，可有效控制基坑變形。

本工程鑒于鄰近軌交地鐵車站，環(huán)境保護(hù)要求非常高；同時是在封閉場地內(nèi)進(jìn)行施工，沒有交通組織的壓力，因此采取“分坑順作”法施工。

分坑順作施工一般是將基坑分成一個較大的基坑和一個或多個長條形的很小的基坑，并都采用順作法施工，1區(qū)和2 區(qū)兩個較大的基坑采用順作法先施工，在其地下室結(jié)構(gòu)施工完成后再進(jìn)行長條形小基坑的開挖。

2.2 總體開挖回筑流程

總體開挖流程按照先深后淺，先大后小，先遠(yuǎn)后近的原則進(jìn)行分坑施工。開挖回筑流程見圖 1。

圖 1 總體分坑開挖回筑流程圖

2.3 大基坑平面分塊

(1) 1 區(qū)基坑的四邊長度基本一致，且整個 1 區(qū)四周均有軌交地鐵的構(gòu)筑物，因此平面分塊以先中間后四周的盆式開挖原則進(jìn)行劃分。同時根據(jù)支撐布置的形式，盡量同時形成兩個方向的十字對撐，使基坑四周圍護(hù)同步受力。每一層土方開挖并形成支撐的時間控制在 10～15 d，大底板形成耗時 29 d。具體分塊詳見圖 2

圖 2 1區(qū)基坑第2～6層開挖分塊平面圖

(2) 2 區(qū)基坑平面總體呈狹長形，分塊除了遵循先中間后四周的盆式原則外，以形成短邊方向支撐為優(yōu)先。每一層土方開挖并形成支撐的時間控制在 15～20 d，大底板形成耗時 23 d。具體分塊詳見圖 3。

圖 3 區(qū)基坑第2～6層開挖分塊平面圖

2.4 小基坑平面分塊

小基坑平面均為狹長形，短邊寬度在 16～22 m 之間。平面分塊采取抽條分塊對稱開挖，盡快形成短邊方向?qū)巍＞唧w分塊詳見圖 4～圖 9。

圖 4 3區(qū)基坑分塊平面圖

圖 5 4區(qū)基坑分塊平面圖

圖 6 5-2區(qū)基坑分塊平面圖

圖 7 6-3區(qū)基坑分塊平面圖

圖 8 6-2區(qū)基坑分塊平面圖

圖 9 6-1區(qū)基坑分塊平面圖

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 南區(qū)基坑施工期間監(jiān)測情況

(1) 地表沉降歷時變化曲線見圖 10.

圖 10 南區(qū)地表沉降歷時變化曲線圖

地表累計(jì)沉降量在-1.16 mm (D7-5)～-40.78 mm(D8-3)，變形呈穩(wěn)定趨勢。

(2) 110 KV 主變電站沉降曲線見圖 11。

圖 11 110KV主變電站沉降歷時變化曲線圖

變電站測點(diǎn)最大累計(jì)變化量在-6.60 mm(BD3)未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。

(3) 電纜通道沉降曲線見圖 12。

圖 12 電纜通道沉降歷時變化曲線圖

高壓電纜最大測點(diǎn)最大累計(jì)變化量在-24.11 mm(G08) 未出現(xiàn)坍塌滲漏。

(4) 軌交地鐵車站沉降曲線見圖 13。

圖 13 軌交地鐵車站沉降歷時變化曲線圖

開挖施工期間最大測點(diǎn)累計(jì)為 DT27 (25.3 mm)，變化速率在-0.02 mm/d～-0.05 mm/d 之間。

(5) 地墻墻體變形曲線見圖 14。

圖 14 地墻墻體變形歷時變化曲線圖

最終位移量最大處約在 21 m 處，最終累計(jì)量在 47.56 mm。

3.2 北區(qū)基坑施工期間監(jiān)測情況

(1) 地表沉降曲線見圖 15。

圖 15 北區(qū)地表沉降歷時變化曲線圖

地表累計(jì)最大沉降測點(diǎn)為 D2-4(-19.77 mm)，變形呈穩(wěn)定趨勢。

(2) 軌交地鐵車站沉降曲線見圖 16。

圖 16 軌交地鐵車站沉降歷時變化曲線圖

最大測點(diǎn)累計(jì)為 DT10(-7.39 mm)，變化速率在-0.6 mm/d～-0.8 mm/d 之間。

(3) 地墻墻體變形曲線見圖 17。

圖 17 地墻墻體變形歷時變化曲線圖

最終位移量最大處約在 24 m 處附近，累計(jì)位移量最大孔 CX04 達(dá) 75.33 mm。

4 結(jié) 語

按“時空效應(yīng)”理論，對大型復(fù)雜環(huán)境深基坑開挖運(yùn)用“分坑順作”的方法，合理將大型深基坑分割成若干單獨(dú)基坑。對每一個單獨(dú)基坑根據(jù)支撐布置形式、出土能力再進(jìn)行細(xì)分，分層分塊開挖，隨挖隨撐，縮短基坑無支撐暴露時間，減少變形。

根據(jù)應(yīng)用工程項(xiàng)目實(shí)際開挖的監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總分析，可以看到在開挖風(fēng)險(xiǎn)更高的南區(qū)，保護(hù)要求高、對于變形敏感的地鐵設(shè)施變形分別為：車站最大沉降 25.3 mm，電纜通道最大沉降 24.11 mm，110 KV 主變電站最大沉降 6.60 mm。雖然累計(jì)變化量超過報(bào)警值，但日變化量處于可控狀態(tài)，結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)裂縫、滲水等情況，總體變化可控。

根據(jù)本工程的開挖結(jié)果，在今后類似工程實(shí)施時，還應(yīng)注意：

(1) 縮短支撐成形受力的時間，限時分塊開挖；

(2) 嚴(yán)格控制基坑臨邊堆載；

(3) 開挖前對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水效果檢驗(yàn)，避免開挖過程中出現(xiàn)滲漏延長開挖時間

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2017-02-25

尹宇杰，現(xiàn)供職于上海基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司。作者通信地址：上海市江西中路406號，郵編：200002，