狹長基坑的施工變形控制技術

曹建中

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程背景

1.1 地理位置與周邊環境

工程位于上海市徐匯濱江商業區，南鄰西岸傳媒港地塊、北鄰龍耀路、西鄰云錦路、東至規劃云謠路。龍耀路隧道位于本工程基坑北側，隧道邊距本項目基坑邊最近32.2 m，西側為軌道交通11號線，隧道距本基坑約74 m（圖1）。

圖1 工程周邊環境示意

1.2 建筑、結構及基坑圍護概況

本工程總建筑面積約254 498.56 m2，地下總建筑面積約64 200.74 m2，擬建物為1棟高280 m的61層辦公樓和4層裙房，地下室共4層。主體基坑總面積為17 410 m2，分為Ⅰ區（基坑面積為12 520 m2）和Ⅱ區（基坑面積為4 890 m2）先后實施。基坑普遍挖深為16.9 m，塔樓區域為19.2 m。基坑安全等級為一級，北側、西側及Ⅰ區南側鄰西岸側基坑環境保護等級為二級，基坑采用厚1 m的 兩墻合一地下連續墻圍護，地下連續墻共計96幅，地下連續墻最深49.5 m，坑內設3道鋼筋混凝土支撐，塔樓深坑部位另設第4道和第5道鋼支撐。坑內裙邊土體采用三軸攪拌樁進行加固，集水井、電梯井等深坑四周采用高壓旋噴樁加固[1-2]。

2 基坑工況設計

根據原設計工況要求，本工程第1道支撐澆筑完成且強度全部達到80%后方可進行下一層土方開挖，第2道支撐施工完成后方可開挖下一層土方，每層土方開挖的設計工況要求不變。根據設計工況和現場挖機數量、出入口數量、取土點數量等綜合情況，整個基坑從土方開挖、支撐及底板施工時間計劃需要165 d。

在底板完成之前，基坑測斜、周邊環境影響等將持續發展。本項目北側、西側均有隧道，基坑施工周期越長，基坑累計變形越大，對周邊建筑物、隧道影響也越大，若按原設計工況施工，保守按照平均每天至少0.7 mm的變形量速率進行估算，底板完成后地下連續墻測斜值在116 mm左右，將遠遠超出地下連續墻側向變形的報警值。

本工程第1道支撐共分4個區進行施工，第1層土方于2017年6月12日進行開挖，第1道支撐①、②、③、④區支撐分別于2017年6月18日、23日、27日、28日澆筑完成。根據以往施工經驗，控制基坑變形最有效的措施是在最短的時間內完成基礎底板施工，考慮到本工程為長條形基坑，基坑長邊方向有4道棧橋作為對撐，經過和設計單位充分溝通、論證、分析，為有效縮短施工時間，減少基坑暴露時間，提出①、②區支撐強度達80%，③、④區強度達30%后開挖下一層土方的設想（圖2）。

圖2 每層土方開挖先決條件

根據第2層的土方總量、取土點的數量及工地大門出入口的數量、每天的挖土時間，考慮夜間施工審批的天數等綜合因素，計劃自第2層土方開挖開始，每層土方開挖時間需要24 d，支撐施工需要6 d。第2層土方開挖計劃于2017年7月4日進行，首先開挖第2層①區和②區盆中土方，該區域土方開挖施工時間大約需要3 d，第2層①區土方開挖完成后，第1道支撐棧橋③、④區養護時間達到8 d。截至2017年7月3日，第1道支撐各區混凝土強度數據如表1所示。

表1 第1道支撐各區混凝土強度

根據上表數據分析得知，2017年7月4日第2層土方①區開挖時，第1道支撐①、②區和③、④區強度分別能達到80%和30%以上的開挖強度要求，為擬采用的施工方案提供理論依據。另外，以此為前提，項目標養室分別制作了齡期3、5、7、9、11、13、15 d的同條件養護試塊，以了解混凝土強度與時間的變化關系。根據試塊報告數據，混凝土強度變化與表1中的結論基本吻合，滿足于2017年7月4日開始開挖第2層①區土方的條件。

第3、4層土方開挖同理按照第2層土方開挖的工況進行施工，按照新調整的設計工況施工，從第2層土方開挖開始至底板施工結束，僅用了96 d，基坑施工時間縮短了71 d，大大縮短了基坑暴露的時間。

3 基坑變形控制措施

1）編制詳細的分區進度計劃，對施工工序進行分解、對工期進度進行倒排、合理規劃施工進度，在確保施工流水及支撐養護時間的同時也滿足合同要求工期節點。

2）在第2層土方開挖施工前，進行現場支撐強度回彈、試塊檢測報告強度復核，確保土方開挖前支撐混凝土強度已達到設計要求。

3）項目部在技術方面對3道支撐的混凝土等級進行了提高，第1道支撐由C35提高到C40，第2、3道支撐由C40提高到C45，支撐施工時先施工對撐、角撐部位，快速形成穩定的支撐體系，局部設置配筋墊層。

4）提高基坑監測頻率，實時關注基坑變形程度。

4 基坑變形控制成效

本項目于2017年7月4日開始地下室土方開挖施工，于2017年10月8日完成基礎底板澆筑工作，整個基坑的施工工期大大縮短。在整個土方開挖、支撐施工、基礎底板施工階段，地下連續墻測斜值局部略超出報警值。本工程周邊深基坑眾多又鄰近黃浦江邊，且北側道路各地塊重車行駛頻繁，存在許多變形控制不利因素，后期根據監測數據組織了專家評審，專家表示雖然基坑超出報警值，但總體還屬正常。整個基坑施工階段，現場嚴格按評審通過的深基坑施工方案組織施工，在此期間基坑整體處于受控狀態。

由本案例實踐成果可知，在狹長基坑施工過程中，做好合理分區，支撐、土方分區分塊施工，在滿足設計要求的工況下進行施工流水高效穿插，縮短施工工期，采取有效措施在相同時間內提高圍護支撐強度，可有效降低基坑施工過程中的基坑變形程度，其中減少整個基坑施工時間是控制基坑變形的關鍵因素。