盆式開挖法在軟土地區(qū)超大深基坑應(yīng)用案例分析

周能兵（上海卓平資產(chǎn)管理有限公司，上海 200032）

盆式開挖法作為土方開挖的經(jīng)典方法之一，有著工期短，費(fèi)用小，變形小的優(yōu)點(diǎn)。眾多專家學(xué)者對軟土地區(qū)超大深基坑變形、監(jiān)測、降水等方面進(jìn)行了研究，但是對盆式開挖法在軟土地區(qū)超大深基坑中的應(yīng)用還不足，本文通過項(xiàng)目實(shí)例介紹實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)和變形處理方法，對同類型工程具有一定的借鑒作用。

1 工程概況

中國平安集團(tuán)全國后援管理中心 3 號樓項(xiàng)目位于上海市浦東新區(qū)張江銀行卡產(chǎn)業(yè)園，本項(xiàng)目基坑工程分為 2 個區(qū)域，其中東區(qū)（先開挖區(qū)）基坑面積約 2 3763 m2，大面開挖深度約18.1 m，局部深坑最大挖深為約 21.65 m。西區(qū)（后開挖區(qū)）基坑面積約 6 958 m2，大面開挖深度約 18.1 m，局部深坑最大挖深約 21.35 m。各區(qū)坑內(nèi)均設(shè)置 3 道鋼筋混凝土支撐。本項(xiàng)目均采用采用 1 000 mm 厚地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

2 水文地質(zhì)條件

本工程地質(zhì)特征見表 1 和圖 1，從中可以看出擬建場地內(nèi)填土局部區(qū)域填土較厚，其最大厚度達(dá)到 4.0 m，其分布無明顯規(guī)律。

圖1 水文地質(zhì)條件剖面圖

表1 土層分布及其具體特征

3 監(jiān)測點(diǎn)位布置

為了及時收集和反饋圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍土體變形等情況，設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)如圖 2 所示（篇幅原因，圖中僅展示圍護(hù)體測斜監(jiān)測點(diǎn)和立柱垂直位移監(jiān)測點(diǎn)）。

圖2 監(jiān)測點(diǎn)位布置圖

本工程監(jiān)測內(nèi)容主要有：圍護(hù)頂位移、圍護(hù)體測斜、坑外潛水水位、支撐軸力、立柱垂直位移、地表垂直位移、河堤變形、管線變形、周邊建構(gòu)筑物變形。

4 盆式開挖實(shí)例分析

由于本工程基坑分東區(qū)（先開挖區(qū)）和西區(qū)（后開挖區(qū)）兩個部分，且東區(qū)基坑面積遠(yuǎn)大于西區(qū)，所以本文主要以東區(qū)（先開挖區(qū)）為例進(jìn)行研究分析。

4 .1 東區(qū)首層土方

首層土方開挖深度為 2.025 m，開挖順序結(jié)合場地主要出入大門位置，自北向南退挖，隨后形成首道支撐和棧橋。

4 .2 東區(qū)第二、三層土方

4 .2 .1 開挖流程

二層、三層土方采用盆式開挖，先開挖基坑內(nèi)側(cè)大區(qū)土方，并由中間向南北兩側(cè)開挖；再限時開盆邊土方形成對撐，最后開挖角部土方。開挖流程如圖 3 所示（其中開挖順序依次為1→2→3→4→5→6）。

圖3 第二、三層土方開挖流程圖

盆邊留 土≥10 m，坡間放坡平臺寬度 ≥5 m，每級邊坡坡度 ≤1∶1.5，每層開挖高度 ≤3 m；。二級放坡剖面示意圖如圖 4。

圖4 二級放坡剖面示意圖

4 .2 .2 數(shù)據(jù)分析

為了及時收集和反饋圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍土體變形情況。監(jiān)測單位每日對監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測，數(shù)據(jù)每日固定時間上報。若發(fā)現(xiàn)報警值，第一時間通知總包項(xiàng)目部，采取相應(yīng)措施。

以測點(diǎn) CX-10 為例，該測點(diǎn)在項(xiàng)目東側(cè)，按深度每間隔0.5 m 布置，檢測其水平位移。將該測點(diǎn)各深度位移按每五天變化情況整理為圖 5。

圖5 CX-10 測點(diǎn)不同深度處水平位移變化

從圖 5 可以看出整體位移分布成梭形，頂部位移量較小，且在坑底處達(dá)到最大值。第二和第三道支撐成型后，支撐處后續(xù)位移增量穩(wěn)定，無較大增幅，說明混凝土內(nèi)支撐對土體約束起關(guān)鍵作用。

基坑在開挖二層土方時，該測點(diǎn)出現(xiàn)報警，報警值出現(xiàn)第一時間項(xiàng)目部采取了應(yīng)急措施：

（1）召開緊急會議，對原因進(jìn)行分析并討論后續(xù)相應(yīng)措施。

（2）加強(qiáng)監(jiān)測頻率，監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時上傳、立即報告。

（3）調(diào)整開挖方向，優(yōu)先形成東西方向內(nèi)支撐。

（4）加大人員投入，采取24小時輪班制作業(yè)，加快內(nèi)支撐成型。

（5）提高內(nèi)支撐混凝土標(biāo)號，盡快達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號。

在 2020 年 8 月 30 日形成東西對撐后，位移增量恢復(fù)到正常區(qū)間內(nèi)，說明應(yīng)急措施取得顯著成效。

4 .3 第四層土方開挖

4 .3 .1 開挖流程

開挖第四層土方時，考慮到底板施工周期較長，且吸取了開挖第三道支撐時對于東邊土體位移報警的經(jīng)驗(yàn)，為保護(hù)東邊道路管線，四層土方開挖優(yōu)先從東邊開始，向西推進(jìn)，優(yōu)先形成東西方向基礎(chǔ)底板，形成對撐，再貫通南北方向基礎(chǔ)底板，最后開挖四個角部土方，流程詳見圖 6（其中開挖順序?yàn)?→2→3→4→5→6→7）

圖6 第四層土方開挖流程

從圍護(hù)墻水平位移變形圖可以看出，該策略取得良好成效，四層土方開挖時間段內(nèi)，東側(cè)土體未見報警值出現(xiàn)。

4 .3 .2 數(shù)據(jù)分析

該階段施工時發(fā)現(xiàn)，基坑周圍地面有裂縫產(chǎn)生，通過分析墻頂位移以尋找裂縫產(chǎn)生原因。以測點(diǎn) W 7 為例，該測點(diǎn)位于項(xiàng)目東側(cè)，從開挖到底板完成，以每十天位移變化情況作出圖 7。

圖7 W7 墻頂豎向位移曲線

從圖 7 可以看出，墻頂豎向位移先向上逐漸增大，在開挖完成時到達(dá)最大值，后隨著大底板和主體結(jié)構(gòu)完成而逐步下降。因此在開挖過程中需時刻關(guān)注基坑周邊裂縫產(chǎn)生情況，必要時需采取相應(yīng)措施。

5 結(jié) 語

通過對中國平安集團(tuán)全國后援管理中心 3 號樓項(xiàng)目的盆式開挖實(shí)例分析，可以得出以下結(jié)論。

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移隨深度變化情況具有規(guī)律性，總體分布成梭形，最大位移在開挖面處，混凝土內(nèi)支撐對土體位移具有強(qiáng)約束作用，盆式開挖法對減少坑邊土體變形有明顯作用。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移隨時間變化呈先增大后減小的趨勢，在基坑開挖完成時達(dá)到最大值，需關(guān)注基坑周圍裂縫產(chǎn)生情況，必要時采取灌漿等措施。

（3）在開挖過程中，需要實(shí)時關(guān)注變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，面對數(shù)據(jù)報警和數(shù)據(jù)異常，需要采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，調(diào)整后續(xù)施工順序，必要時增加臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)。