臨近既有地下構筑物軟土深基坑施工方案研究

丁俊濤

(上海建工七建集團有限公司，上海 200050)

0 引言

上海地處長江中下游沖擊平原，是典型的軟土地區。這種軟土地層極易發生變形，產生較大的周圍地層移動，導致臨近周邊地下通道或地下空間的不均勻沉降，產生地下構筑物裂縫和管線破裂等環境問題。在如此不利的地質條件下，上海地區的地下工程建設仍在向“深、大、近、難、險”的方向發展。為追求地下空間開發利益最大化，地下室結構外邊線與用地紅線距離往往按照規劃允許的最小值確定，導致基坑距離周邊需要保護的建(構)筑物越來越近，環境保護難度日益增大。本文以上海外灘國際金融服務中心北地塊深基坑為例，對臨近既有地下通道及地下空間的軟土深基坑施工問題進行分析。

1 概況

1.1 工程概況

外灘國際金融服務中心北地塊地下建筑面積65 563 m2，地上建筑面積78 166 m2。本工程周邊環境較為復雜，東側中山東二路下存在外灘通道與地下空間，外灘通道距離地下室外墻距離為17 m～27 m，外灘通道為雙層箱形斷面，寬約25 m，頂面埋深約1 m，底面埋深約6 m～8 m，地下空間距離地下室外墻為5 m，地下空間為地下3層結構，挖深為14.5 m，其下設置700直徑的抗拔樁，樁長為30 m;北側的十六鋪交通樞紐與本工程地下室外墻距離約5 m，十六鋪交通樞紐地下2層，3層結構，挖深為16.3 m，采用600 mm/800 mm地下連續墻;南側為楓涇路地下通道。十六鋪交通樞紐、外灘通道與地下空間以及基地四側的市政道路和市政管線均為本基坑工程的重點保護對象。

工程平面示意圖見圖1。

1.2 地質概況

擬建場地在130.45 m深度范圍內的地基土屬第四紀中更新世Q2～全新世Q4沉積物，除場地西側局部為古河道沉積區外，大部分區域為正常地層沉積區，主要由飽和粘性土、粉性土及砂土組成，一般具有成層分布特點。根據土的成因、結構及物理力學性質差異可劃分為9個主要層次。其中第⑤層、第⑦層及第⑨層根據土的成因、土性特征分為若干亞層或次亞層(第⑤1，⑤3，⑤4層;第⑦1，⑦2-1，⑦2-2，⑦3層;第⑨1，⑨2，⑨3層)。各土層的組成及特征詳見表1。

圖1 工程平面示意圖

表1 地層特性表

2 圍護結構設計方案

本工程基坑總面積約16 941 m2，總延長576 m，基坑挖深20.4 m，本工程采用順作法施工。基坑采用1 000 mm厚的“兩墻合一”地下連續墻作為基坑圍護體，地墻兩側采用三軸水泥土攪拌樁進行槽壁加固，坑內被動區采用三軸水泥土攪拌樁加固。基坑豎向設置5道鋼筋混凝土支撐。

基坑圍護結構剖面圖見圖2，圖3。

3 深基坑施工工藝及方案

3.1 基坑降水

1)各土層降水分析。

根據抽水試驗結果，第⑦層平均滲透系數為2.54 m/d，第⑦層抽水井的影響半徑范圍為149.8 m～203.7 m。抽水試驗單井出水量在12.3 m3/h～25.3 m3/h，第⑤3層粉質粘土層具有一定的微承壓性質且與下部承壓含水層具有明顯水力聯系。

2)疏干井、減壓井的設置。

共布置疏干井63口，為加強觀測井選擇2口疏干井作為觀測井;本基坑坑內共布置27口降壓井(含觀測井3口)，井深度均為45 m，在坑外布置3口觀測井，井深度均為43 m。

3)減壓降水引起的地面沉降控制。

臨近地下構筑物的減壓井抽水時間應盡量縮短;采用信息化施工，建議對坑內外觀測井進行實時跟蹤自動監測發現問題，及時調整抽水井數量及抽水流量，進行按需降水;在降水運行過程中隨開挖深度逐步降低承壓水頭，根據試運行得到的結果，按開挖深度確定井群的運行。

圖2 基坑圍護結構剖面圖（一）

圖3 基坑圍護結構剖面圖（二）

3.2 土方開挖

1)各層土方開挖時，按“先對撐，后周邊，對稱跳倉”的挖土流程，流水開挖及支撐施工。

基坑開挖、墊層及支撐施工遵循“分層、分塊、留土護壁、對稱、限時”的原則，利用時空效應原理，盡量減少基坑無支撐的暴露時間，嚴格控制基坑變形。

2)基坑施工中為確保東側外灘通道及周邊的安全，為避免大面積開挖土方對圍護變形造成不利的影響，分塊原則上考慮支撐布置進行分塊施工，北區分為16塊，按照由中間向兩側組織施工。

3)開挖時嚴禁挖機碰撞支撐、立柱、監測設施、深井、工程樁，以免造成損壞。

4)支撐施工。

本工程支撐采用鋼筋混凝土支撐，支撐鋼筋施工過程中必須嚴格按照鋼筋混凝土施工規范要求，確保同一截面鋼筋接頭的數量不超過50%，支撐鋼筋擬采用直螺紋連接形式。為減少對周邊環境的影響，采用人工結合機械鑿除的方法進行支撐拆除。

3.3 基坑監測

1)通過基坑監測及時發現圍護結構施工過程中的環境變化發展趨勢，及時反映基坑施工過程中由于基坑開挖產生的坑外土體的動態變化，及時分析可能出現的事故隱患。

2)在外灘通道的結構內墻上布設外灘通道沉降監測點;在場地東側和北側地下空間原圍護墻頂布設地下空間沉降監測點。

3)外灘通道側圍護體水平、垂直位移大于2 mm/d或累計大于35 mm;外灘通道側坑外地下水位下降達300 mm。

4 施工開挖措施及應急預案

1)本工程基礎部分施工將歷經雨季、夏季、冬季，須采取具有針對性的施工技術措施，將季節性的影響減少到最小程度。

2)為確保本工程質量目標的實現，管理人員要牢固樹立“質量第一”的意識，圍繞質量工作目標，形成科學的網絡化管理模式，并層層分解到各個施工環節及日常工作實務管理中去。

3)因本工程范圍土層的滲透系數較大，為避免降水過程中可能出現的坑外地下水位下降而引起周邊建筑、道路及管線的不均勻沉降，根據環境監測的情況在設計的指導下在坑外采取回灌措施。

4)為避免挖土階段可能出現的基坑圍護變形值超過設計限值，應在上級部門、設計、業主、監理及有關方面的指導下采取相應措施。

5 建議

軟土深基坑施工是一項系統工程，也是一項技術難度相對較高、不確定性因素相對較多、風險相對較大的工作，要避免出現險情，建議采取以下措施:

1)深基坑施工前應結合該基坑的特殊情況進行風險識辨，并制定相應的對策;

2)對在設計階段無法準確判定的、影響施工安全的問題，在施工階段應及時采取措施以進行補救;

3)施工應嚴格按設計進行施工;

4)組織深基坑項目施工的主要技術及管理人員應具有識辨施工風險并能采取合理措施的能力;

5)加強監控量測并做到信息化施工。

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［3］陳學新.軟土地段深基坑施工方案探討［J］.施工技術，2013(2):91-92.

［4］陽 華.深基坑支護技術在金成大廈的應用［J］.建筑技術，2010，41(9):812-815.