關聯深大基坑施工對周邊地下構筑物的影響

彭 真（上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433）

1 工程概況

上海世博會地區 A 片區“綠谷”地下空間工程（A10A、 A10B 地塊）地處世博會地區，周邊環境復雜，受道路、地下管線等諸多因素制約，對施工環境要求較高。該工程基坑開挖深度深，最深處達到地下 22 m，開挖面積約3.8 萬 m2，屬大面積基坑施工，項目四周為市政道路、西藏南路隧道、共同溝及管線。

基坑劃分成 I、II、III 3 個區，其中鄰近隧道側的 II 區又分為 4 個小區。西藏南路隧道位于基坑西側的高科西路下方，埋深 20～25m，結構外邊線距離基坑邊線最近約為9.7 m；盾構機工作井位于高科西路、規劃交叉口下方，坑底埋深約 22.5 m，距離本基坑邊線最近約 10.4 m。共同溝位于基坑東側，為高 3.8 m 的鋼筋混凝土箱涵，埋深6.0 m，距離基坑邊最近 3.0 m。周邊主要分布有φ300 mm污水、φ3 000 mm 雨水管、φ200 mm 燃氣管，距離基坑圍護外邊線約 3.6 m、4.2 m 和 8.4 m。據相關管理單位與產權單位要求，西藏南路隧道沉降、收斂水平位移監測控制值為 10 mm，共同溝沉降控制值為 20 mm，管線水平及沉降控制值為 10 mm。

2 基坑施工

2.1 I 區基坑施工

I 區基坑長 236 m、寬約 90 m，與西藏南路隧道的距離約 22 m，設置三道混凝土支撐，采用盆式開挖，先形成對稱，再形成角撐，土方開挖完成及時形成底板，底板完成后逐層形成結構板，拆除相應支撐。

I 區基坑北側主要有市政雨水、污水、煤氣、電力管線，西側距基坑約 22 m 是西藏南路隧道（其中隔 II 區未開挖基坑），東側距基坑約 130 m 為共同溝（其中隔 III 區未開挖基坑），南側為空地。土方開挖采取分塊盆式、留土護壁進行開挖，限時形成支撐及底板。開挖前設置 6 口降壓井及 56 口疏干井，開挖第一、二、三層土，均只開啟疏干井，抽取潛水，開挖第四層土至 15 m 時，局部樁周有滲水現象，此時開始啟動承壓井，降低承壓水水位。

對周邊環境的保護措施如下。

（1）基坑采取盆式分塊開挖，留土護壁，增加人力物力，36 h 形成支撐。

（2）設置東西南北棧橋，其中南北方向為運輸主棧橋，大量土方通過主棧橋運輸，減少運輸對坑邊土體的碾壓。

（3）在靠近西藏南路側道路，設置加筋道路，道路上鋪設鋼板。

（4）北側考慮雨污水管離基坑比較近，除坑內挖土與支撐形成的時間控制外，還考慮預埋注漿管，根據監測數據，進行跟蹤后注漿。

（5）每層結構施工，分 3 段進行，先中間后兩邊，待結構達到設計強度后，對影響上層結構的支撐進行人工拆除，剩余部分支撐待上層結構施工完成，達到一定強度后，拆其下剩余支撐，可更好地控制基坑變形。

2.2 II 區基坑開挖

II 區基坑靠近西藏南路隧道，基坑寬為 12～24 m，長162 m，分為 4 個小坑，開挖深度 12.06～15.67 m，地下 3層結構，距西藏南路隧道約 10 m，設置 1 道鋼筋混凝土支撐＋（3～4）道鋼支撐，其中第 3 道鋼支撐采用自動補償系統；為隧道的安全，II 區基坑在 I 區基坑施工完成后進行施工，II 區基坑 4 個小坑跳坑進行施工，即先施工 II-1 坑與II-3 坑，待其施工完成后，再進行 II-2 坑與 II-4 坑施工。

II 區基坑西側外約 10 m 是西藏南路隧道，東側為宜完成 I 區基坑及正施工 III 區基坑，南側為空地。土方開挖沿基坑長邊方向進行、開挖后限時形成支撐及底板。該基坑為滿堂加固，未設置降水井，開挖至 15 m 時，利用 I 區基坑的 2 口降壓井減壓處理。

在施工II 區基坑時，由于I 區基坑已施工完成，施工道路只能依靠西藏南路隧道側 9 m 施工便道進行施工，2 小坑同時開挖，土方運輸與支撐開挖要短時間完成，帶來很大的難度；同時大量車輛頻繁在施工道路上行駛，給基坑安全帶來一定影響。為解決上述問題，采取如下技術措施。

（1）道路采用 200 mm 厚度的鋼筋混凝土重型道路，道路上鋪設 2 mm 厚鋼板。

（2）土方運輸車輛選用載重＜10 t 的小型土方車輛。

（3）開設門頭及相應配套沖洗設施，使其車輛分散出入運土。

（4）第三道鋼支撐上增設自動補償系統。

2.3 III 區基坑開挖

III 區基坑長 236 m，寬約 124 m，基坑西側是已施工的 I 區基坑，基坑北側 3 m 處有雨污水管，基坑東側3 m 處有一共同溝，共同溝內為市政管線。基坑開挖深度12.67～15.67 m，其中靠近 I 區基坑處有 1 個 3 000 m2的能源中心深坑，深坑開挖深度為約 22 m；基坑普遍設置 3 道混凝土支撐，能源中心深坑另設置 1 道鋼筋混凝土支撐。

III 區基坑土方開挖及結構施工主要考慮東側共同溝與西側雨污水管的變形，尤其是共同溝，在圍護階段清障時，共同溝就有所沉降，沉降最大處達到 －12.6 mm；為確保開挖過程中共同溝的安全，必須嚴格控制開挖的順序及形成支撐的時間，在共同溝底采取一定加固措施。

由于I 區基坑結構已施工完成，開挖過程中，為保證東側共同溝及北側雨污水管的安全，采用半盆式開挖，從靠近 I 區開始開挖成盆，再向東側、北側延伸開挖，先形成對稱，再形成角撐，土方開挖完成及時形成底板，底板完成后逐層形成結構板，拆除相應支撐。

考慮基坑周邊有共同溝及管線，土方開挖及地下結構施工過程中，設置棧橋做為施工便道，保證車輛通行、材料運輸等，為保證運輸便利，I 區東西向棧橋保留，滿足 III 區基坑土方開挖及結構施工需要。

開挖過程中為確保周邊共同溝及管線的安全，針對博成路側基坑，考慮市政管線安全，擬預留 8 m（2 倍挖深）土進行護壁，放坡比例為 1.0:1.5；針對白蓮涇路側基坑，考慮共同溝安全，預留 10 m（2.5倍挖深）土進行護壁，放坡比例為 1.0:1.5。通過對共同溝側面垂直劈裂注漿及打傾斜孔劈裂注漿的方式進行保護，根據共同溝具體位置及基坑周邊管線及設計圖紙，布置注漿孔位。跟蹤劈裂注漿工藝的注漿孔間距 1 500 mm。低壓慢速，根據監測數據進行跟蹤注漿。

3 基坑施工影響

西側西藏南路隧道受 I 區基坑開挖的影響較大，從開挖第二土方開始，西藏南路隧道與工作井均成上浮趨勢，其中工作井最大值為 9.29 mm，隧道最大值為 7.62 mm。當底板形成后，工作井及隧道均有向下沉降趨勢。分析其原因為，當 I 區大量土方開挖后，土體應力釋放，導致土體回彈，從而帶動隧道底部土體上浮，以至于隧道上浮，當底板形成后，在后續結構施工過程中，大量鋼筋混凝土形成壓重，制止了土體繼續回彈，由此隧道及工作井停止上浮，呈下降趨勢。II 區基坑結構封頂完成，工作井最大沉降為 1.29 mm，隧道最大沉降為 10.78 mm，隧道處于安全狀態。

東側共同溝受 III 區基坑開挖的影響較大，從開挖第二土方開始，共同構成下沉趨勢，其中共同溝在土方開挖完成后 GN69 點達到 －19.9 mm。分析共同溝變化曲線可知，變化最大區域為原拔樁影響區域，其他區域變化較小，總體屬于安全狀態。

北側雨水、污水、煤氣管線距基坑較近，I 區基坑施工對其影響較大，其中開挖第三層、第四層土方時，對其影響較明顯，當底板施工后，管線趨于穩定；II 區基坑距離管線最近，施工對其有一定影響，但 II 區基坑截面較小，加上 I區基坑開挖后土體已基本變形穩定，故影響較小，當底板施工后，管線趨于穩定，影響均在可控范圍內。

4 結 語

（1）基坑施工過程中，考慮對周邊環境的應影響，設置棧橋作為運輸主要通道，減小了施工過程中土方車輛及材料運輸車輛對基坑周邊的影響，對基坑周邊環境保護取得了很好效果。

（2）基坑施工過程中，充分分析土層及地下水情況，制訂了降水方案。施工過程中，對監測數據進行分析以及現場基坑水位進行觀測，合理開啟降壓井，使得施工順利進行。

（3）施工前對各區施工方案的分析與論證，最終形成切實可行的施工方案，施工過程中，對每塊土方從人、機、料等方面進行控制，通過限時開挖限時支撐的方式，完成開挖任務。

（4）在施工過程中，對因前期拔樁施工影響較大的管線與共同溝實行跟蹤注漿，有效控制共同溝的變形。

本項目系統地提出了地下空間與周邊地下構筑物保護性施工技術和方法，通過對基坑工程施工的研究分析，提高施工技術水平，減少由于施工技術水平給地下空間開發建設帶來的制約，通過不斷提高施工技術水平和改善施工工藝來降低施工風險，為基坑工程提供強有力的技術保障，從而降低地下空間開發的投資成本。