兩相鄰深基坑同步施工關鍵技術*

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況

外灘國際金融服務中心項目位于上海市黃浦區外灘8-1地塊，東至中山東二路，南至東門路，西至人民路，北至龍潭路的合圍之處，規劃中的楓涇路將基地分隔為南、北2 個地塊（圖1）。總用地面積為45 471.9 m2，建筑總面積約426 073 m2，地上總建筑面積約269 968 m2，地下建筑面積約156 105 m2。北地塊和南地塊地下室均為4 層，南、北地塊通過規劃楓涇路下的3 條地下通道，將2 個地塊地下室相互連通。

圖1 南北基坑同步施工場景

本工程周邊環境較為復雜，變形控制及保護要求較高。基地四面由中山東二路、東門路、人民路、龍潭路4 條市政道路合圍，位于基坑四周的十六鋪交通樞紐、外灘通道與地下空間、老城廂居民區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。

本工程基坑開挖深度為20.4～21.9 m，南北區基坑之間距離為26 m，與基坑深度相當，屬于典型的軟土地基兩相鄰深基坑同步施工問題，如何確保相鄰基坑的施工安全，將是本工程基坑圍護設計和土方開挖的主要施工難題。

場地地下水類型有淺部土層中的潛水和深部土層中的承壓水。因本工程基坑開挖深度約為20.4～21.9 m，故淺部的潛水和承壓水均與本工程建設密切相關。根據地質勘探報告，本工程擬建場地在130.45 m深度范圍內的地基土大部分區域為正常地層沉積區，主要由飽和黏性土、粉性土及砂土組成。

2 基坑圍護方案

由于本工程基坑工程開工前尚處于建筑方案設計階段，無法確定地下室是否存在勁性結構、結構梁板大面積缺失等不利逆作施工的因素，同時如采用逆作法實施方案，支護結構的設計必須待主體地下結構設計資料基本完整之后方可開展，勢必與主體設計進度產生較大的矛盾，將較大程度地推遲開工日期，延緩整個工程的開發進度。順作法相對于逆作法雖然存在著大量的支撐需要施工和拆除[1,2]，但結合本工程的實際情況，由于順作法的基坑支護結構設計與主體設計關聯性較低，受主體設計進度的制約小，基坑工程有條件盡早開工，因此本工程采用順作法設計方案。

考慮到基坑開挖深度超過 20.4 m及周邊需保護對象眾多，根據上海軟土地區已實施的大量基坑工程的成功實踐經驗，本工程基坑采用“兩墻合一”的地下連續墻+5道鋼筋混凝土支撐的支護體系，如圖2所示。

圖2 基坑支撐剖面

3 相鄰深基坑同步施工影響分析

根據圍護設計方案，本工程單個基坑施工流程為：深井降水（水位降至開挖面下1 m）→第1層土方分塊開挖、第1道支撐及棧橋混凝土結構施工和養護→第2層土方分塊開挖→第2道支撐混凝土結構施工和養護→第3層土方分塊開挖→第3道支撐混凝土結構施工和養護→第4層土方分塊開挖→第4道支撐混凝土結構施工和養護→第5層土方分塊開挖→第5道支撐混凝土結構施工和養護→第6層土方分塊開挖→墊層施工。

為了較準確地預測南北基坑開挖的相互影響，采用大型有限元分析軟件對南北基坑同步開挖、北區基坑先于南區開挖2 皮土的2 種工況分別進行三維有限元分析，為本工程最終采用較為合理的施工工況提供參考。

1）工況一：南北區基坑同步開挖施工。理論計算結果表明：本工程基坑普遍區域挖深為20.4 m，南北坑同步開挖至基底時，南區地下連續墻鄰近連通道側最大水平位移為32.9 mm，北區地下連續墻鄰近連通道側最大水平位移為38.1 mm，連通道區域土體最大沉降為35.8 m（圖3、圖4）。

圖3 工況一圍護體側向變形云圖

圖4 工況一土體豎向位移云圖

2）工況二：北區基坑先于南區基坑2 皮土方進行開挖施工。理論計算結果表明：本工程基坑普遍區域挖深度為20.4 m，南北基坑開挖至基底時，南區地下連續墻鄰近連通道側最大水平位移為32.4 mm，北區地下連續墻鄰近連通道側最大水平位移為39.1 mm，連通道區域土體最大沉降為35.7 m（圖5、圖6）。

圖5 工況二圍護體側向變形云圖

圖6 工況二土體豎向位移云圖

綜上所述，根據變形計算結果，南北基坑的開挖對中間土體的影響較大，在最不利工況下土體沉降達35.8 mm，建議本工程正式施工之前，將該區域地下管線全部搬遷，并在基坑開挖過程中對此區域進行限載，以保證此區域的安全性。另外，在南北基坑同步開挖、南區基坑先于北區基坑開挖2 皮土的2 個工況下，南北基坑中間土體的沉降值介于35.7～35.8 mm之間，變形幾乎相同。

由此可見，南北基坑的先后施工工況對中間土體的變形、支撐軸力的影響不大。因此，從工期角度考慮，選擇南北基坑同步開挖的施工工況，可大大縮短工期。同時根據有限元分析，在南北基坑先后開挖條件下，南北基坑中間土體均處于穩定狀態。

4 相鄰深基坑同步施工技術

考慮到本工程整個項目分為南北2 個地塊，南北地塊之間相隔寬26 m的楓涇路，且北地塊工程與南地塊工程需同步進行基坑施工，待南北基坑地下結構完成后，再施工楓涇路中間人行和車行通道。南北區挖土流程工況依照先開挖北區基坑土方，后開挖南區基坑土方，南北基坑土方開挖以相互不超過1 層為限定條件，同時南北兩區基坑不同時挖至基坑底部。為加強基坑的整體強度，在南北基坑第1道支撐施工的，同時施工楓涇路3 個連通道的第1道混凝土支撐，與南北基坑形成有效連接。待南北基坑地下結構完成后，再施工楓涇路地下連通道的基坑及結構。

5 實施效果

通過前期對兩相鄰深基坑同步施工工況的研究分析，確定了相鄰深基坑相互之間開挖不超過一皮土高差的原則，使得相鄰基坑同步開挖的安全風險得到了有效控制，在整個基坑施工過程中，未發生一起安全、質量事故，且提前完成了業主的進度要求。周邊保護建筑物及地下管線的變形均在控制范圍內，取得了良好的社會效益。