淺談窄小壩體下的相鄰深基坑同步施工技術

羅永

（上海建工七建集團有限公司，上海 200050）

目前單個獨立深基坑的施工經驗較為成熟，但對含群坑狀態下同步開挖的情況，特別是兩個基坑間存在后開挖的極其窄小的壩體時，此工況還是比較少見。這里，通過以某相鄰深基坑工程為例，根據不同工況進行方案的優化，合理地進行施工組織，解決相關施工難點，探討窄小壩體下的相鄰深基坑同步施工技術。

1 工程概況

本項目為七寶生態商務區上坤中心項目，位于上海市閔行區七寶鎮，北側為上坤路及綠化軸公建項目，南側為預留空地，東側為上海報業文新地塊，西側為華發地塊。本項目實施期間，上述周邊三個工程同步進行實施，如圖1 所示。

圖1 基坑周邊環境

1.1 基坑概況

本項目基坑安全等級為一級基坑，自然地面相對標高-0.550m，開挖面積12535m2，東西長度約110m，南北長度約130～170m，基坑開挖深度14.75m，局部深坑16.25m。圍護采用排樁+三軸攪拌樁止水帷幕形式，局部坑底有深坑和裙邊加固，水平設置三道混凝土支撐，圍護排樁和立柱樁均為鉆孔灌注樁，如表1、表2所示。

項目周邊的基坑邊線與本基坑的位置關系，如表3 所示。

表1 基坑圍護樁參數 單位：mm

表2 基坑支撐參數 單位：mm

表3 周邊基坑位置 單位：m

1.2 東側基坑概況

本工程東側相鄰的報業項目地塊（以下稱東基坑），地下室3層，大面積開挖深度約14.2m，圍護體系也與本工程相同，相關圍護體系參數與本工程類似，雙基坑支撐平面圖如圖2、圖3 所示。

2 基坑相互影響關系分析

根據周邊基坑相對位置，結合圍護形式，北側及西側基坑距離本基坑已超過2 倍挖深接近3 倍挖深，對本基坑的開挖造成的變形影響比較低，可以不作為主要影響因素進行分析[1]。而東側基坑與本基坑距離極近，基坑相距最大處12.2m，最近處僅有10m，相鄰基坑的間距僅有0.7～1 倍開挖深度，此時基坑開挖對圍護的變形影響最大[2]。

圖2 基坑首道支撐平面

圖3 基坑第二/三道支撐平面

雙坑中間壩體區域為后施工的地下一層結構，有25%面積的坑內加固，內設φ800@2400 的隔離樁，樁長20m，雙坑之間地表由300 厚混凝土蓋板及連梁連接，壩體圍護剖面如圖4 所示。

圖4 中間壩體圍護剖面

3 基坑施工難點

（1）兩個基坑開挖面積分別為12535m2、19867m2，開挖深度均為15m 左右，屬于深大基坑，對基坑自身安全及周邊環境保護要求非常高。加之工程處于上海軟土地區，開挖面屬淤泥質土，土質差，兩個基坑距離極近，一方土體開挖卸載勢必引起另一方圍護結構變形，成為威脅基坑安全最大的隱患。

（2）東基坑開工及挖土時間略早于本基坑，在前期方案策劃及首次專家評審時，要求兩個地塊同步施工，施工組織的難度非常大。由于是兩家各參建單位均不同，如何安排挖土時間，如何控制分塊及支撐施工，如何采取措施控制基坑變形，如何協調組織以保證開挖安全，是整個工程最大的難點[3]。

4 基坑開挖工況分析

4.1 工況分類

根據雙基坑施工進度主要可分為以下三種工況。

工況一：本工程基坑獨立開挖，對方圍護施工完畢不動。

工況二：兩基坑同時挖土做支撐，同時拆撐施工地下室結構。

工況三：兩基坑同時施工，考慮基坑體量略有不同或其他不確定性因素導致施工速度不一致，存在錯層施工。

4.2 工況比較

經過協同設計院二維有限元平面應變模型進行分析后，基坑開挖到坑底時基坑水平位移、垂直位移及灌注樁彎矩均達到最大值。通過工況二、工況一對比，兩基坑同時開挖、同時拆撐施工地下室結構，會導致基坑外側圍護體位移、受力增大，但兩基坑臨近區域圍護樁位移、受力會減??；通過工況二、工況三對比分析，兩基坑不完全同時施工對外圍圍護樁變形及受力影響不大，兩基坑臨近區域圍護樁受力及變形會有一定加劇，但總體都在圍護樁所能承受范圍之內。這與相關相鄰雙基坑開挖間距對圍護結構及地表沉降的影響結構分析結果即類似也有所不同[4]，故要求兩個基坑開挖盡可能的同步進行開挖且錯層不允許超過一層[5]。

5 圍護的優化與加強

5.1 中間壩體支撐優化

由于前期設計方案考慮的是兩個基坑完全同步施工的工況，故首道支撐需通過連梁蓋板相連。目的考慮同步變形，但未考慮現場實際進度與變化，本地塊開工進度是晚于東側基坑的，開始工況已發生變化。

故在首層土方開挖完成后，重新研究兩基坑開挖有無連梁對比、開挖土層最優及最不利順序，結合現場監測結果對比驗證分析后，連梁能夠很好限制一側圍護頂部的位移，而對其最大位移控制意義不大，對遠端一側圍護結構的變形幾乎沒有影響?？傮w來說由于連梁僅設置在圍護結構的頂部，對圍護結構最大變形控制意義不大，同時連梁的設置可能會限制圍護結構由于晝夜溫差的膨脹。考慮到兩個基坑已開挖至第二層土，連梁的設置對其后續變形的作用不大，基于上述兩部分原因以連梁的連接考慮取消。

5.2 圍護加強及應急措施

為了減少圍護體系的變形，采取了以下加強措施：①適當增加中間壩體坑內攪拌樁暗墩加固的體量，由25%區域增加至35%，提高基坑開挖期間壩體土體整體性；②支撐平面布置適當進行了加強，首道及第二道撐東側邊桁架增加了200mm 厚鋼混凝土蓋板，增強了東側邊桁架，提高了東西向對撐的整體剛度；③兩側坑內設應急型鋼換撐斜拋撐預埋件，可視后期兩基坑監測變形情況，在位移報警超過一定限度時及時架設。

6 基坑開挖措施

6.1 開挖時間與控制要求

由于東基坑開始施工時間早于本基坑，故本基坑必須按搶工的思想進行組織施工，以確保在雙基坑第二皮土開挖時保持同步節奏。在開挖更深的第三及第四層土時，兩個基坑相互影響加劇，此時是周邊土體應力釋放的過程，土體自身變形、流動從而達到應力場重組。而在實際施工時不可能完全做到理論上的同步，經分析要求開挖分塊錯開范圍不超過10m 即可，此時即可減少圍護結構的最大變形與周邊地表沉降。

6.2 優化分區分塊

原方案，二、三、四層土方開挖分為較多小塊，要求先形成東西、南北向對撐，最后形成角撐，具體順序為1#→2#→3#→4#→5#→6#，如圖5 所示。在常規獨立基坑開挖時較為合理，但是施工周期較長，且不利于與東側基坑形成同步，結合開挖時間與方向的要求，進行如下調整，1#、2#→6#→5#、3#→7#、4#，如圖6 所示。一方面是與東基坑同步同向南開挖；另一方面是減少分塊數量提高開挖效率，盡早形成支撐。

圖5 原方案分塊

圖6 優化后分塊

6.3 調整支撐混凝土強度

混凝土支撐的傳力在發展到一定強度才有效果，在每層土開挖完畢時，由于混凝土澆筑后至達到設計強度有一定的時間，此段時間也是圍護變形發展的主要時間區段。為了減少開挖面暴露后的一段時間內基坑的變形發展，需加快支撐的早期強度，故混凝土支撐在由C30 調整為C45 早強，根據同條件試塊結果，一般在3d 后即可達到C30 的70%左右，可以有效控制基坑的變形。

6.4 墊層加強

開挖至最后一層土后，墊層作為最后一道支撐的作用尤為重要，墊層為150 厚C15 素墊層，早期強度較低，墊層完成至基礎大底板的形成時間最長，此期間是基坑安全風險最大的時候。通過分析利弊，采取加強墊層的方式。①在基坑邊10m 范圍調整為250 厚C30 墊層，目的通過增加自重起到的被動式土壓力作用增加，減少圍護體坑底以下變形與隆起可能；②提高強度墊層并增加配筋，并通過與灌注樁包圍連接，提高墊層整體性與剛度，可有效減少圍護體變形。

6.5 換撐方式調整

兩個基坑間壩體范圍內是后施工的地下一層連通道，地下一層的樓板與連通道底板相連。施工至地下二層時，原設計采用的是常規混凝土傳力板：①施工量較大工期慢；②需鑿除混凝土傳力板施工加腋底板，浪費人力及材料。為保證兩個基坑地下結構施工同步，綜合考慮進度、施工質量與設計商議優化為型鋼換撐。即在與連通道底板相接范圍預留底板鋼筋，采用機械連接接頭；在外側連續設置300 寬300 厚混凝土挑板與側墻同時澆筑，中間水平向連續設置3 厚止水鋼板，挑板與圍護樁間設置20#b工字鋼傳力桿，間距1200mm，保證每根樁均進行傳力。如圖7 所示，即解決了結構換撐問題，又解決后續施工搭接問題。

圖7 B1 層樓板換撐節點

6.6 信息溝通及數據共享機制

兩個基坑均為深大基坑，相互施工組織與協調尤為重要，各方必須保持信息同步與共享，以第一時間了解現場工況極分析解決現場出現問題。從首層土到土方開挖完畢時間的控制，從首道支撐的施工到支撐拆除與換撐的形成，從開挖的流水分塊到開挖節奏的控制，從圍護體到水位變化的監測信息的交流，在整個施工期間，兩家施工單位同甲方、設計、監測建立信息共享機制，通過建立微信群、每日溝通會、每周分析會，及時分析現場施工工況、施工進度、基坑監測數據，有效指導了基坑施工的順利推進。

7 結束語

通過對本工程基坑施工的支撐優化、開挖時間控制、開挖分塊調整、施工技術措施改進等相關研究，同時在各參建單位的緊密協調下，及時進行信息共享，解決了窄小隔離壩體相鄰深基坑情況下同步開挖施工的難題，保證了相鄰基坑的施工安全。