控制受河道切割主體基坑在開挖過程中變形的施工技術

李玉祥（上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433)

1 工程簡介

上海市軌道交通 15號線為上海市西部的南北向徑向線。線路全長 42.3 km，均為地下線，共設 30 座車站。本工程 15號線 17 標合同工程范圍為：祁安路站、古浪路站、武威東路站土建結構。

古浪路站車站主體基坑總長 420 m（分 3 個基坑），寬24～28 m，挖深 17.1～18.8 m，為地下二層車站。基坑示意圖見圖 1。

圖1 基坑示意圖

2 設計工況

（1）主體結構安全保護等級：一級。

（2）環境保護等級：二級。

（3）圍護結構最大水平位移≤0.3%H。

（4）端頭井圍護結構最大水平位移 56.4 mm（設計報警值 45 mm）。

（5）標準段圍護結構最大水平位移 51.3 mm（設計報警值 40 mm）。

3 地質條件

南基坑中部被（3～10 軸，影響范圍 55 m，見圖 2）古河道切割（見圖 1），⑥層土缺失，替換為⑤3-1號土；地下連續墻底部位于⑦1～2 層內（承壓水層），墻趾變形受降水影響較大。

圖2 南基坑剖面圖

4 基坑開挖方式

古浪路站南基坑開挖方式如下：

（1）首道混凝土支撐澆筑后監測數據歸零；

（2）首道混凝土支撐以下共 4 皮土；

（3）第 1、2 皮土平挖，第 3、4 皮土分級放坡。

5 監測數據分析

本次數據分析的基礎依據為南基坑 2017 年 7 月 20 日的監測報表，底板于 4 月 28 日澆筑完畢，頂板于 7 月 8 日澆筑完成，基坑變形處于穩定狀態南，基坑圍護體測斜數據見表 1。

南基坑周長 232 m，共布置圍護測斜監測點 16 個。變形最大點為 CX 05，位于基坑中部且地層處于古河道切割區域。監測點平剖面圖見圖 3。

圖3 南基坑監測點平剖面圖

表1 南基坑護體測斜統計表（2017 年 7 月 20 日數據）

由表 1 可知：①圍護最大變形≥100mm的檢測點位有1 個，即 CX 05= 102.80 mm，占比為 6.3%。大部分數據處于常規范圍，少部分數據異常偏大；②圍護踢腳變形≥50mm的檢測點位有 2 個，分別為 CX 05= 58.28mm和 CX 04=56.37 mm，占比 12.5%。墻根部異常變形，多數測點踢腳超 30 mm；②圍護踢腳變形經數據分析，地下連續墻根部異常變形，多數測點踢腳占比超 50%。經數據分析，扣除踢腳變形后，地下連續墻自身彎曲變形并不大。

6 南基坑施工過程應對技術管理措施

采用明挖施工法的基坑開挖工程，施工過程會受設計、施工、地下地質條件、周邊環境條件及基坑支護體系、施工管控水平等綜合因素影響。本工程因受到特殊地質條件（南基坑中部被古河道切割、⑥層土缺失）的部分影響，設計對于地下連續墻深度未做針對性考慮，導致土層缺失位置基坑變形較大。為此，施工過程中項目部采用分段分層開挖，嚴格控制開挖進度，嚴禁開挖速度過快、分層過大、超挖等情況發生，并對坑外堆載、地表水體滲漏等進行管控，有效控制變形數據，確保施工的進度及安全[1]。具體技術管理措施如下：

（1）項目部在接到監測數據報警時，立刻組織技術生產人員，分析基坑變形原因，制定針對性措施；

（2）項目部嚴格遵守時空效應理論，按照挖 3 根撐 2根的原則進行土方開挖及鋼支撐施工，基本控制基坑無支撐暴露時間在 12～14 h[2]；

（3）針對南基坑中部古河道區域，主動采取了增加一道鋼支撐（8 根）的措施；

（4）嚴格控制承壓水按需降水，增加了承壓水水位自動監測設備，保證了承壓水的按需降深。

7 北基坑方案調整及實施情況

針對古浪路站因為土層缺失導致的南基坑開挖變形情況，施工單位對南基坑開挖變形的數據分析及技術管理措施的意見匯報給項目公司，由項目公司牽頭設計單位、監理單位及施工單位共同研究，采取措施。對后續北基坑及中間基坑在設計支護方案上進行了調整，主要調整如下：

（1）第 3 道鋼支撐改為鋼筋混凝土支撐，同時在其上方增加一道臨時撐。

（2）最后兩道鋼支撐截面形式為 800 mm×20 mm。

（3）第 2 道及第 4 道鋼支撐采用自動補償系統。

（4）根據+5.05m的地面標高復核支撐體系內力，復算鋼支撐預加軸力。

（5）加密監測布點，鋼支撐軸力測點隔一跳一布置，指導施工。

北基坑經在調整后的方案實施后，基坑變形得到了有效控制，變形值均滿足設計及規范要求，圍護結構最大水平位移 44.5 mm。

南北基坑墻體測斜數據對比見圖 4 。

圖4 南北基坑墻體測斜數據對比

8 結 語

（1）重視不良地質情況下施工方的技術管理措施。對深基坑工程特點應有深刻認識，基坑工程時空效應強，環境效應明顯，挖土順序、挖土速度和支撐速度對基坑維護體系受力和穩定性都具有很大影響。

（2）重視不良地質情況設計方的針對性方案。本工程在地下連續墻深度、厚度和加固設計時未做針對性考慮，導致土層缺失位置基坑變形較大。在南基坑施工過程中，項目部通過一系列的技術管理措施及方案調整，使得變形值未進一步擴大。

（3）基坑工程不確定因素多，應實施信息化施工。項目在地下連續墻、開挖、支護各個階段采取了實時監測報警，監測點設置符合規范設計要求，使得變形始終處于可控范圍。基坑工程項目各方要重視基坑的監測變化，通過監測施工中的土體位移、圍護結構內力等指標變化，重視數據變化及其趨勢，及時發現隱患，最終確保了基坑工程施工安全。

（4）重視圍護體踢腳變形危害。圍護體踢腳破壞模式是由于基坑圍護墻體插入基坑底部深度較小，同時底部土體強度較低，從而發生圍護墻底向基坑內發生較大的踢腳變形，最終導致坑內土體隆起。如果圍護體的踢腳變形得不到控制，影響范圍將加大、后果就會更嚴重[3]。