虹口商城超深基坑逆作法施工監測實錄

麥 揚

(上海巖土工程勘察設計研究院有限公司，上海 200438)

0 引言

隨著城市發展，在有限的城市空間內進行工程建設活動越來越頻繁。工程建設的任何過程都將對周圍環境造成影響，客觀存在的環境條件給工程建設帶來了極大的難度，同時對工程建設提出了更高的技術要求。通過大量工程實踐，人們對工程活動中周圍地下管線保護、臨近建筑物保護、一般地下設施保護等積累了大量的成功經驗。但開挖深度超過20 m，基坑開挖面積達2.5萬m2逆作法施工的深基坑尚不多見，施工監測也多是僅僅停留在提供報警的水平上。對于在松軟土地區復雜周邊環境和地質條件下開挖深度超過20 m的超深基坑來說，工程難度大，必須在施工過程中進行綜合的現場監測，全面了解圍護結構和周邊環境的情況，根據監測結果動態調整優化施工參數，指導施工，并且根據監測信息和施工參數的變化規律預測下一步施工工況，及時提出應對措施。本文在工程實例的基礎上，充分分析監測數據，總結了復雜環境和地質條件下超深基坑的變形特征。

1 工程概況

虹口商城項目位于中山北一路(內環高架)東側、花園路北側、西江灣路以西，商城主樓為40層的酒店，地塊東側沿西江灣路布置，裙樓包括10層大型購物中心，8層，9層輔助用房，地下5層地下車庫及設備用房，總建筑面積約230 000 m2。

據基坑設計方案，地下結構區域的基坑為一不規則多邊形結構，橫向最大跨距為220 m，豎向最大跨距為125 m，基坑圍護結構采用地下連續墻，墻深約42 m，墻厚為1 000 mm，局部考慮1 200 mm，主樓區域開挖深度約為22.0 m，內設5道鋼筋混凝土梁、板和支撐，其中±0.00 m層及地下一層樓面為梁板結構，地下二、三、四層樓面為無梁樓蓋，采取逆作法施工，為國內近年來少見的兩墻合一的大型深基坑。

進入基坑工程施工影響范圍內的建(構)筑物主要有運營中的軌道交通8號線隧道區間及軌道交通8號線虹口足球場站、軌道交通3號線及軌道交通3號線虹口足球場站，內環線高架，一幢兩層配電房，多幢居民樓;進入基坑工程施工影響范圍內的地下綜合管線主要為中山北一路、花園路和西江灣路上的部分管線。

本基坑的場地地質條件及設計使用主要土層參數見表1。

淺部地下水屬潛水類型，本場地第⑦層屬于第一承壓水含水層，現場勘察在注水試驗孔中對第⑦層承壓水頭進行了量測，根據表1其水位埋深為8.8 m～11.2 m，水位超過基坑開挖深度，在基坑開挖過程中必須降低承壓水，以避免產生管涌、流砂等不良地質現象。

表1 基坑場地土層參數表

2 技術難點

在巖土工程中，由于地下構筑物的受力狀態和力學機理是一個非常復雜的課題，所以迄今為止，巖土工程還是一門不夠嚴謹、不完善、不夠成熟的科學技術。無論用何種計算方法，設計的定量計算往往不夠精確，計算結果往往只是一個大概可能的數值。對于虹口區此類缺乏類似深基坑工程實踐經驗的區域，基于勘察報告和傳統理論模式計算的基坑應力，變形參數是否能肯定保證圍護結構的安全，設計安全儲備到底有多少，以及一旦發生危機應從何處采取何種補救措施，此類問題的解決必須依靠嚴密的監測控制系統作為決策的參考。

3 監測成果分析

本工程首先進行大基坑的施工，大基坑施工過程中自2008年4月正式針對大基坑施工開展了監測工作，2009年12月大基坑完工后針對大基坑的監測工作結束;2010年4月，小基坑開始施工，針對小基坑的監測工作啟動，至2010年12月小基坑施工完成，整個監測工作結束。以大基坑逆作法施工為例，施工階段劃分如下:第一階段:大基坑坑內降水、土方開挖;第二階段:大基坑坑內降水、土方開挖、上部結構施工;第三階段:大基坑地下結構施工及養護、上部結構施工、坑外承壓水回灌。大基坑施工各階段相關監測數據進行分析總結如下。

3.1 壓頂梁垂直位移監測

本項目基坑監測工作結束時壓頂梁典型測點垂直位移變化曲線見圖1。

圖1 壓頂梁垂直位移變化曲線

從圖1中可以看出:圍護壓頂梁在開挖過程中受坑底土體卸載后回彈影響，各測點均表現為一個波浪式的抬升現象，伴隨著挖土過程圍護頂部均有較明顯的抬升過程;基坑大底板澆搗后，圍護壓頂梁各變形測點逐漸趨于穩定。

3.2 圍護墻體變形監測

基坑部分圍護墻體深層側向位移監測累計變形數據及變形曲線見表2，圖2。

表2 圍護墻體變形監測表

圖2 圍護墻體變形曲線圖

從圖表中可以看出:圍護結構側向位移監測孔最大側向位移出現的位置與基坑開挖深度吻合得較好，各測孔最大側向位移基本出現在基坑開挖面以上約3 m處(基坑挖深約22 m)。

從本工程各測斜孔的變形數據來看，各測斜孔變化情況與逆作法支撐體系形成時間密切相關;其變形量與施工周期長短、無支護暴露時間有很大的正比關系。

3.3 立柱及永久柱垂直位移監測

立柱樁在開挖過程中受坑底土體卸載后回彈影響，各測點均表現為向上抬升，伴隨著挖土過程立柱樁有較明顯的抬升過程，基坑大底板澆搗后，立柱樁垂直位移趨于穩定且略有下沉趨勢。原因可作如下解釋:大面積土方開挖時，土體卸荷量相當大，坑底土因卸荷產生較大隆起，帶動立柱樁一起抬升;基坑大底板澆搗后，基坑卸載影響結束，受地下結構及上部結構荷載壓重影響，立柱樁垂直位移趨于穩定且略有下沉趨勢。圖3為壓頂梁、立柱垂直位移等值線圖，由圖可以看出，基坑周圈靠近地墻區域等值線較為密集，代表該區域隆起量存在較大差異;基坑中部等值線較為稀疏，代表基坑中部區域隆起量差異較小。

3.4 支撐、梁板應力監測

地下一層支撐、梁板應力的變化曲線見圖4。

在逆作法施工時的梁及樓板，主要承擔著來自水平向的水、土壓力，因此其主要表現為壓應力。土方開挖時，鄰近的支撐、梁板應力迅速增加?；臃謮K開挖施工，各支撐軸力變化時間存在一定差異;基坑長邊的南北向梁板的ZL1-4梁板鋼筋應力值較大，截止2009年12月28日，累計變化量已達-169.9 MPa;大底板澆筑后其受力變化已基本穩定。

圖3 壓頂梁、立柱垂直位移等值線圖

圖4 地下一層支撐、梁板應力變化曲線

3.5 三號線一側的地表垂直位移剖面監測

本項目大基坑監測工作結束時，地表垂直位移剖面測點累計垂直位移統計成表3。

表3 地表垂直位移剖面監測數據表 mm

將P1-i地表沉降剖面各測點累計垂直位移量繪制成地表剖面沉降槽曲線，如圖5所示。

圖5 地表沉降剖面垂直位移曲線

圖5中，X軸代表測點坐標值，測點坐標值為其到圍護墻體的距離值(如P1-1測點至圍護墻體距離為5 m，則P1-1測點的坐標值為5);Y軸代表測點累計垂直位移量。

由圖5可以看出，距基坑最近的測點，其垂直位移量最大，隨著測點至距離的增加，垂直位移量呈減小趨勢。

4 結語

針對本工程逆作法施工的特點，結合巖土工程勘察報告，對基坑開挖過程中的圍護變形和內力、水土壓力、深層土體水平位移及地下水位觀測成果進行綜合分析，研究了逆作法開挖模式下的基坑支護結構受力和變形特點以及環境和基坑圍護之間的變形發展規律及影響因素，總結和積累了大量的逆作法工程監測數據及工程經驗，以指導后續工程施工。總結本工程監測工作，有以下幾個特點:

1)全面系統的基坑監測體系確保了極為復雜環境下逆作法基坑順利施工。2)立柱樁垂直位移監測為逆作法施工提供了全面、有效的動態數據支撐。3)分析了逆作法基坑在開挖過程中的應力和變形變化，研究了樓板和梁作為水平支撐體系的作用。

［1］劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997.

［2］陳忠漢，黃書秩，程麗萍.深基坑工程［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］衛 雪，任絨絨.深基坑工程發展概述［J］.山西建筑，2012，38(7):62-63.