環境敏感地區深基坑工程變形控制技術

陳小敏 王志堅 顧國明

（1.江西省地質工程（集團）公司，江西南昌 330000;2.上海建工集團股份有限公司，上海 201108）

環境敏感地區深基坑工程變形控制技術

陳小敏1王志堅1顧國明2

（1.江西省地質工程（集團）公司，江西南昌 330000;2.上海建工集團股份有限公司，上海 201108）

以南京西路688號地塊深基坑工程為例，介紹了環境敏感地區深基坑工程變形控制技術，通過應用最新研制的基坑變形實時監控新技術，解決了環境敏感地區（如運行地鐵邊）基坑用常規施工無法解決的苛刻變形控制技術難題，確保了環境敏感地區深基坑施工的安全。

環境敏感地區，深基坑工程，地鐵結構，變形控制技術

1 工程概述

1.1 工程概況

本工程位于上海市靜安區南京西路688號，地處上海中心鬧市區。場地東依靜安新村，南靠南京西路，西毗集郵大廈，北鄰鳳陽路。工程地處市中心鬧市區，鄰近道路地下有眾多管線，周邊環境極為復雜。東側的靜安新村多為無深基礎的3層老式建筑，需對其進行專項保護，另外基坑南側為正在運行中的地鐵二號線，其最近處與原圍護結構僅相距10.8 m，因此對基坑變形控制要求極其嚴格，在施工過程中必須確保地鐵二號線的正常運行，因此對基坑變形控制要求高，難度大。

1.2 施工情況

本工程土方開挖嚴格遵循“豎向分層、水平分段”的原則。每層土開挖分小段、小塊進行，按東西兩區相向逐段開挖，每段開挖長度控制在6 m以內，每次開挖時間控制在8 h以內，開挖后隨即在4 h內完成該小段的支撐及自適應補償裝置安裝，并施加軸力后再開挖下層土方。本工程基坑第一道支撐為鋼筋混凝土支撐，其余三道支撐為鋼管對撐的形式（唯角撐為混凝土板撐），鋼管支撐間距2 m，4 m間隔布置，在每根鋼支撐近地鐵一端設置自適應支撐補償裝置，依靠液壓千斤頂對圍護體施加穩定的支撐應力，以保證圍護體不發生超額變形，確保周邊設施的安全。

1.3 鋼支撐概況

各道鋼支撐（GZC）均采用φ609×16鋼管。南區第二、三、四道鋼支撐采用自動伺服系統以控制地鐵側圍護變形。第二道施加1 600 kN軸力，第三道、第四道施加2 000 kN軸力，每根鋼支撐設置一個壓力量程達3 000 kN的油壓泵（帶回鎖功能）。

具體的南區共設置了三道鋼支撐，每道有19根鋼支撐，共計57根鋼支撐需采用液壓自動軸力補償。

2 基坑變形監控系統設計

2.1 地鐵結構變形控制要求

本工程要求保證隧道與車站結合處的差異沉降控制在5 mm以內，地鐵結構最終絕對沉降量、隆起及水平位移量均小于10 mm。按設計要求，共有57道鋼支撐（水平位置為第二、第三、第四道支撐）需要安裝軸力補償裝置，加載軸力為1 600 kN，2 000 kN，采用分部逐級加載，每部施加力為500 kN，1 000 kN，1 600 kN，2 000 kN。

2.2 工藝原理

在鋼支撐靠近地鐵側端頭安裝軸力自動補償裝置，通過液壓千斤頂對圍護體施加及時穩定的支撐應力，能夠保證圍護體變形在控制范圍，從而保證周邊設施的安全。只要保證適當系統壓力值，即鋼支撐對連續墻支撐力符合要求，就可以保證連續墻的變形在控制范圍。

2.3 工藝流程

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

2.4 基坑變形監控系統簡介

1）工作原理。電氣控制與監控系統中的監控站全面監控所有泵站的實時運行情況，以圖形化形式顯示，操作站實現現場各泵站的實時運行情況的監控和運行參數設定，以及實現現場所有存在故障的泵站的故障集中界面顯示，現場控制站分別采集鋼支撐的運行數據，并通過總線傳送至監控站和操作站;接受監控站和操作站的控制指令，分別控制鋼支撐的壓力調節、伸縮動作、液壓泵起停等，液壓動力泵站是電氣系統的控制對象，其中主要由鋼管主體結構及自適應軸力自動補償裝置組成，由現場控制站控制其伸縮動作、設定壓力等，并通過檢測元件（如壓力傳感器）及時、靈敏、自動的將運行信息反饋到現場控制站。

2）系統組成。基坑變形監控系統主要由液壓動力泵站系統、千斤頂軸力補償裝置、電氣控制與監控系統等組成。

2.5 基坑變形控制系統及鋼支撐安裝

1）安裝工序如圖2所示。2）在安裝鋼管支撐前，先將地下連續墻內的預埋鐵件鑿出，根據設計圖紙通過測量儀器精確定位測出支撐兩端與地下連續墻的接觸點，并作出明顯標記，以保證鋼管支撐安裝位置準確。3）對撐和斜撐端頭與地下連續墻內預埋鐵件焊接時，焊縫要滿焊牢固，焊縫高度符合設計及規范要求，并應保證端頭板面與支撐垂直或符合設計要求角度。4）支撐及自適應補償系統千斤頂的吊裝采用履帶式起重機進行，起重機停靠在棧橋或基坑周邊沿線上進行吊裝。按照預先配置好的支撐編號，分段吊入基坑內安裝位置處，再拼裝吊裝就位。5）在檢查支撐安裝符合要求后，再進行現場安裝調試，包括程序調試、設備安裝調試、系統壓力設定和自動補償裝置啟動、千斤頂鋼支座套箱、液壓管路系統等結構安裝。6）用液壓千斤頂進行施加軸力時，要密切注意支撐全長的彎曲和電焊異常情況，加載軸力值應滿足設計要求。7）在每安裝完下道鋼支撐后，相應上道鋼支撐進行復核軸力。8）挖撐應在有關技術要求時限內及時完成，并加載好軸力。9）基坑變形控制系統軸力補償及數據處理。支撐軸力補償應以監測數據檢查為主，以人工檢查為輔。自適應支撐系統可以實現對鋼支撐軸力的補償，也可以對鋼支撐進行降壓（防止壓力過大失穩），同時還具有良好的保壓效果，即使在停電情況下也能保持壓力穩定。10）基坑變形控制系統裝置及鋼支撐拆除。a.拆除千斤頂軸力補償裝置及鋼支撐采用履帶吊。b.根據不同的基坑挖土工況，先在支撐上部選一到兩個吊點，再用卷揚機或手拉葫蘆吊緊支撐，割除兩端焊接點后放置于結構樓板上，用履帶吊吊出后用運輸機械運到出口點。c.如無吊點，可采用臨時腳手墊好支撐兩頭，再用上述方法拆除。11）基坑變形控制系統裝置及鋼支撐工程應用圖見圖3。

圖2 安裝工序

2.6 基坑變形實時控制系統應用效果

通過對基坑墻體監測，至基坑施工完工，墻體累計位移變形最大的是CX11，在深15 m處累計最大位移變形為8.97 mm，地鐵結構最大位移變形為4.5mm，遠小于有關部門的標準要求。基坑變形實時控制系統有效控制了基坑位移變形，確保了地鐵的運行安全。CX11監測點累計變形曲線圖見圖4。

圖3 基坑變形控制系統工程應用圖

圖4 CX11監測點墻體累計變形曲線圖

3 結語

相對于其他一般性深基坑，位于市中心區域、軟土地基中緊鄰運行地鐵側的深基坑具有施工難度更大、施工周期較緊、非常規施工的特點。本工程在基坑施工期間，通過采取合理的施工方案并且采用鋼支撐軸力基坑變形控制系統等措施，對地鐵隧道的沉降變形控制起到了良好效果。基坑變形控制系統應用于南京西路688號基坑工程，對控制基坑及鄰近地鐵的變形起到了非常重要的作用，為地鐵運行線安全正常運行提供了保障。

基坑變形控制系統可以減少對環境敏感地區（如運行地鐵邊）基坑施工變形影響，另外，利用計算機原理將數據處理和信息反饋技術應用于施工，監測指導施工，動態修正施工方法和支護參數，確保施工信息數據化及基坑邊管線、建筑物的安全，對確保環境敏感地區深基坑施工的安全和質量具有重要意義。

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Deformation controlling technology of deep foundation engineering in environmentally sensitive area

CHEN Xiao-m in1WANG Zhi-jian1GU Guo-m ing2
（1.Jiangxi Geological Engineering（Group）Company，Nanchang 330000，China;
2.Shanghai Construction Engineering Group Co.，Ltd，Shanghai201108，China）

Taking Nanjing west road No.688 deep foundation engineering as an example，the paper introduces the deformation controlling technology of deep foundation engineering in environmentally sensitive area.Through applying new real-time foundation deformationmonitoring technology，it solves deformation controlling difficult of common construction method in environmentally sensitive area（e.g.operational subway），and solves the deep foundation construction safety in environmentally sensitive area.

environmentally sensitive area，deep foundation engineering，subway structure，deformation controlling technology

TU463

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.130

1009-6825（2012）18-0065-02

2012-04-23

陳小敏（1978-），男，工程師