上海市區復雜環境下深基坑項目管理探討

方百福

一、工程概況

上海某高校新建校區位于零陵路南側，西鄰龍華醫院，東鄰、南臨東安新村。分兩期建設，一期為地下2層（局部3層）、地上7層的學生宿舍，基坑面積約5767m2，周長334m,開挖深度12.85m，基坑安全等級二級，南北兩側環境保護等級一級，東側、西側為二級；二期為1棟地下2層、地上13層教學區和音樂創作與實踐基地，基坑面積約6896m2，周長358m,開挖深度12m，基坑安全等級二級，南北兩側環境保護等級一級，東側、西側為二級；一、二期地下室相互連通，連通側一、二期外墻凈間距200mm。雙基坑相鄰邊長65.65m。

圖1 基坑支撐及周邊環境示意圖

二、工程地質與水文條件

擬建場地60.4m深度范圍內的地基土屬第四紀晚更新世Q3至全新世Q4沉積物，主要由飽和粘性土、粉性土及砂土組成。土層結構自上而下劃分為雜填土、粉質粘土、淤泥質粘土、砂質粉土夾粉質粘土、粉質粘土、粉質粘土夾粘質粉土、粉砂等。結合勘察地質資料綜合分析，對本工程有影響的地下水為坑底下伏④2層微承壓含水層和⑦層承壓含水層,其中④2層被圍護隔斷,⑦層承壓含水層經計算對坑底無突涌影響。

三、基坑周邊環境狀況

一期工程1-4倍開挖深度范圍內分布有學生食堂、鍋爐房和10KV開關站、軌道交通4號線區間隧道、學生宿舍樓、改建宿舍樓、居民住在小區等多棟校內、外建筑。二期工程3倍基坑開挖深度范圍內共有10棟房屋，多為醫院、宿舍及賓館。重點環境狀況如下：

（1）基坑周邊校園內尙埋設有較多燃氣、給水、電力等市政管線，普遍處于基坑1倍開挖深度范圍內。

（2）擴建宿舍樓兩側距離一期基坑邊線最近距離2.2m，房屋向東平均傾斜率8.38‰，向北平均傾斜率為2.96‰，角部棱線傾斜率最大值為8.60‰，房屋傾斜率較大。

（3）基坑南側兩棟6層砌體結構學生宿舍，采用混凝土條形基礎，距離基坑邊線8.3m,上部結構2012年進行過上部結構加固，基礎未進行加固處理，施工前沉降趨于穩定。

（4）北側學生食堂4層砌體結構，采用混凝土條形基礎，距離基坑邊線7.7m,整體東北方向傾斜，角部棱線傾斜率最大6.50‰，2012年進行過上部結構加固改造，基礎未進行加固處理。

（5）軌道交通4號線區間隧道距離基坑41.7-47.4米，隧道為地下兩層三跨現澆鋼筋混凝土結構，底板埋深約15m。

綜合上述所見，該工程基坑周邊環境復雜，周邊房屋多為磚混結構、天然淺基礎，對沉降、變形控制要求較為嚴格，若施工不當極易引起房屋開裂、傾斜，威脅軌道交通運營。因此一、二期基坑施工時間組織及過程控制對基坑安全尤為重要。

四、基坑圍護設計優化

一期基坑南北兩側采用Φ1000mm鉆孔灌注樁進行維護，東西兩側采用Φ800鉆孔灌注樁進行維護，外設Φ850mm三軸水泥攪拌樁止水帷幕，坑內沿豎向設3道鋼筋混凝土支撐。二期基坑南北兩側采用Φ1000mm鉆孔灌注樁排樁進行圍護，西側采用Φ850mm鉆孔灌注樁排樁進行圍護，各臨邊采用Φ850mm三軸攪拌樁作為止水帷幕，東側利用一期的圍護結構Φ850mm鉆孔灌注排樁。坑內沿豎向設兩道鋼筋混凝土支撐，采用對撐結合邊桁架的平面布置方式。

（1） 原 設 計 采 用 Φ800mm、Φ900mm、Φ1000mm、Φ1100mm直徑鉆孔灌注樁，對樁型進行適當歸并，減少類型，以便于施工和管理，增設樁型變換過度段。

（2）原設計平面布置采用大八字撐，多桿件交匯節點多，施工所有不便，影響施工速度，優化后采用對撐結合邊桁架形式，留出較大挖土空間，提供施工效率。

（3）控制坑底加固深度，坑底加固不進入④2層微承壓含水層。

（4）對落低≥1.2m的深坑增加維護和封底處理。

五、二期基坑施工組織

（1）為降低基坑施工風險，重點進行一二期分期施工、分期基坑維護方案論證，決定在一期結構封頂后開始二期基坑土方開挖。即保證了一期提前使用需求，又避免雙基坑施工帶來的安全隱患。

（2）在二期基坑開挖前，對一、二期中隔墻共用鉆孔灌注樁排樁一期一側采用200mm鋼混凝土墻板增強。

（3）本工程基坑開挖采用明挖法開挖施工。為減少基坑無支撐暴露時間，及時彌補坑內被動區抗力損失，嚴格按照“時空效應”理論，本著“分層、分塊、對稱、平衡、限時”的原則，以控制基坑周圍地層移動，保護基坑及周圍環境的安全。

（4）基坑縱向分級放坡，小坡不得大于1：2.5安全坡度，大坡不得大于1：3安全坡度，必須進行人工修坡，并應對暴露時間較長或可能受暴雨沖刷的縱坡采用坡面保護措施，并設排水溝進行抽、排水，嚴防縱向滑坡，對挖土時的放坡進行邊坡穩定計算，避免塌方事故發生。坑外有需要保護的重要地下管線或建筑物，應適當減緩其附近的縱向土坡的坡度。

六、周邊環境、建筑的保護措施

（1）南北兩側環境保護要求高，嚴禁重車通行，棧橋方向采取東西向布設。對北側棧橋覆蓋不足區域，增設挖土平臺。

（2）對基坑工程影響范圍內的周邊房屋全損性質量檢測，提高檢測入戶率，委托有資質的檢測單位，與居委會及相關管理部門溝通協調，保證檢測成果真實反映房屋質量現狀，對房屋傾斜、沉降檢測測點進行優化，確保房屋檢測和基坑施工過程監測測點布置一致，并使先后檢測（檢測）數據連續，便于及時掌握周邊房屋信息。

（3）傾斜率較大且距離基坑僅2.2m的擴建宿舍，圍護樁施工過程中變形速率明顯大于周邊建筑，趨勢無收斂。在土方開挖前，對擴建宿舍基礎采用錨桿靜壓樁進行糾偏加固，西側布設釋放溝，并對一樓墻體采用50mm厚鋼筋網片噴射混凝土加固，土方開挖及后續施工期間變形控制效果較好。

（4）國針樓前三棵保護古樹采用6m拉森鋼板樁進行隔離，避免三軸施工過程中水泥漿侵入古樹根部，影響古樹生長。

七、基坑降水、止水方案

（1）坑內采用真空深井降水，要求降水深度至開挖面下0.5～1.0m。勘察報告反映基底土以粘性土、粉土為主，地下水位高，滲透系數小，須在開挖前10～15天開始坑內降水。以防暴雨進入坑內，在基坑四周設排水溝；

（2）設置適量的地下水位監測孔，必要時采取回灌措施；監測規范監測孔徑為50mm，數據可靠度欠佳，本項目一、二期基坑分別設置3口Φ218mm坑內觀察井，基坑南北兩側設置2口Φ218mm觀察井，確保水位信息準確。

（3）二期基坑東側與一期工程連接位置，采用反向止水措施，防止開挖施工期間及中隔墻拆除連接底板過程中發生滲漏水問題，增設封底加固并在中隔墻兩側均設置備用降水井待后澆帶封閉后再封井等措施。

八、基坑監測結果

（1）維護墻頂水平都未超過報警值±30mm,垂直位移最大累計值19.5mm,根據工況分析，開挖初期，圍護因受土層變形摩擦，局部呈隆起伏，維護頂向坑內位移明顯，隨著基坑開挖深度約來越深，坑外水壓力較大，維護結構有滲漏水現象，引起坑外土體發生沉降，維護頂部由于支撐發揮作用，向基坑內變形逐漸變小，維護樁下部由于土方大量卸載，受主動區土壓力向基坑內位移量較大。在開挖施工段時維護排樁頂部表現為向坑內位移比較明顯。

（2）維護排樁測斜最大位移47.6mm，土體測斜最大位移52.1mm，基坑開挖期間，向基坑內位移趨勢非常明顯，變化最大點隨基坑開挖深度加深而向下移動，最終在地下10m深度最有位移量最大，監測報警。

（3）支撐軸力第一道支撐最大支撐軸力3222.1KN，第二道支撐支撐最大支撐軸力4621.8KN，第三道支撐最大支撐軸力為3540.4KN，各道支撐都有不同程度的報警現象，支撐軸力監測數據表明，支撐軸力隨著基坑開挖深度的增加而增大，當基坑墊層結束后支撐軸力開始逐漸穩定。

（4）南側兩棟砌體結構學生宿舍，累計沉降值最大值201.1mm，擴建宿舍累計沉降最大值104.7mm，食堂累計沉降最大值145.3mm。施工前學生宿舍加固及施工過程中對擴建宿舍采用糾偏加固均起到較好效果。差異沉降不大，施工完成后房屋傾斜穩定。

基坑監測結果表明，大部分監測點超過報警值，周邊房屋、管線監測點變形相對較大，但整個基坑在維護結構施工、基坑開挖、底板澆注直至地下結構施工完成期間變形處于可控狀態。

九、結語

本項目實施過程中周邊房屋、管線的變形控制工作異常嚴峻，前期階段提前啟動周邊環境調查及跟蹤監測，詳細了解和掌握周邊房屋、管線現狀及變形趨勢，提早有針對性地采取技術措施。設計階段廣泛征詢周邊環境使用部門及相關專家意見，有針對性地優化基坑維護方案。施工階段參建各方利用信息化管理技術，提高管理效率，控制基坑無支撐暴露時間，發現異常及時采取處置措施。在本項目中收到了良好的效果。

市區復雜環境下深基坑項目，基坑周邊環境安全往往成為深基坑設計與施工管理的首要工作，更需要在項目的前期階段、設計階段、施工階段進行系統管理。通過業主方的項目管理，帶動各參建方優勢互補、信息互通、資源共享，對市區復雜環境下深基坑施工安全尤為重要。