临近老式住宅及地铁周边深基坑施工技术研究

临近老式住宅及地铁周边深基坑施工技术研究

曹君

曹君

（上海建工一建集团有限公司）

【摘要】伴随着城市建设的飞速发展，中心城区的土地资源愈发稀缺，工程建设难度愈发增大，特别是在周边密布老式住宅、地铁轨交临近基坑及周边地下管线复杂的条件下进行工程建设，不仅要做好深基坑施工的控制，同时要保护好周边房屋、轨交交通及地下管线等。通过合理的资源利用及技术保障，满足复杂工况下深基坑施工及周边环境保护的要求。

【关键词】深基坑施工；地铁保护；基坑变形

1．引言

上海市黄浦区（原卢湾区）第116号地块一、二、三、四期工程位于上海市黄浦区新天地板块，本工程整个基地呈梯形，基地面积约25000㎡，基坑面积约17600㎡，东侧为济南路，南侧为合肥路，西侧为顺昌路，北侧为复兴中路。基地东、南两侧为始建于上世纪20~30年代的老旧居民区，西侧为在拆迁地块，北侧为高档住宅区。基坑北侧有地铁10号线区间隧道，距离北侧地库外边线约50m。参见图1。

本工程基坑面积大，围护采用地下连续墙两墙合一，两道钢筋混凝土支撑的形式。基坑普遍挖深约11.37～11.50m，土方工程量约19.43万m3。根据围护支撑情况基坑土方分3层开挖，同时遵循“分层、分块、尽早形成支撑或底板”的原则，将基坑每层土方分成若干块按次序进行开挖，基坑施工现场平面布置图，参见图2。

1.1地质资料

1.1.1工程地质条件

本工程的场地土层地质条件如下表所示：

1.1.2水文地质条件

（1）潜水

拟建场地浅部潜水水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，因此潜水水位高低主要取决于降雨量的大小和雨期持续时间，水位呈季节性波动。根据上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012），年均地下水高水位埋深为0.50m，低水位埋深为1.50m。勘察实测取土孔内的地下水静止水位埋深在1.30~2.00m之间，标高为1.15~2.01m。

（2）承压水

本工程主体基坑开挖11.5m，相当于绝对标高-7.85m，未超过临界开挖标高，无需考虑降压；本工程STP区域开挖最深，其落深坑坑底相对标高为-19.25m，相当于绝对标高-14.90m，未超过临界开挖标高，无需考虑降压。

1.2施工难点：

本工程基坑较大且深（面积为17600m?，普遍挖深约11.5m，最大挖深约16.7m），属超大深基坑且地处中心城区。

难点一：本工程四周环境复杂，四周均为市政道路，下方有较多雨污水、燃气等市政管线，保护要求高，对围护结构控制变形难度大。基坑北侧距地铁10号线隧道区间（老西门站—新天地站）约50m，深基坑施工对周边特别是地铁保护难度很大；难点二：土方量较大（约20万m3）、周边市政道路狭窄，车行不便。要在进场149天内完成围护体系、土方开挖、支撑和底板结构，在216天内完成地下1层结构，工期紧；难点三：本基坑浅部2、3层粉性土层，结构松散，透水性好，易发生流砂或涌砂。

2．基坑施工

本工程基坑平面呈梯形，围护采用地下连续墙两墙合一+两道钢筋混凝土支撑的形式，支撑中心标高分别为-2.6m、-8.1m，栈桥板厚度为300mm。地下连续墙为800厚，深度为26～30m。基坑地基采用三轴搅拌桩及双轴搅拌桩加固，加固范围为坑内6.50m，加固深度为第一道支撑底～坑底以下5m。

2.1基坑降水

本基坑工程开挖深度普遍在11.37~11.50m，坑内电梯井、集水井等局部落深区落深1.85~3.9m，最大开挖深度约16.7m。开挖面位于第④层淤泥质粘土层中，坑底下分布有厚度较大的⑤3层，⑤4层普遍分布。⑦层承压含水层不利埋深为47.8m，经抗突涌计算无需对该层进行减压降水。故对于本基坑工程影响较大的为浅部土层中的潜水，共布置81口疏干井，其中井深17米的75口，井深11米的6口。

2.2基坑开挖及支撑

本工程基坑开挖、支撑及垫层施工遵循“分层、分块、留土护壁、对称、限时、开挖、支撑”的总原则进行，利用时空效应原理，既要减少基坑暴露时间、控制基坑变形，又要确保出土量，缩短基坑施工周期。

本基坑采用盆式开挖，第一层和第三层土方分两大块自东向西开挖，参见图3；第二层土方分为4大块12小块进行开挖，总的原则即先从基坑的中部开始开挖，然后于南北对撑区域进行开挖，分块开挖完成随即进行支撑施工，参见图4。

本工程STP区域深坑待基础底板垫层浇捣完成后开挖。

图4：基坑第二层土方分块开挖示意图

1）分层、分段、分块开挖

a）第一层土挖深2.1m，土方量36960m3，采用自东向西依次推进挖土。

b）第二层土挖深5.5m，土方量96800m3，采用盆式开挖（基坑周边留土、中部盆式）结合分块的方式挖至相应的支撑底标高，然后施工中部的对撑，对撑形成后再分块依次开挖基坑周边土方，每块土方开挖后及时浇筑支撑，完成与先施工的支撑的对接受力。

c）第三层土挖深3.4m，土方量60540m3；采用自东向西依次推进挖土，塔楼深坑位置土方最后完成，垫层混凝土随挖土及时跟进浇捣；

d）基坑开挖面的高差应控制在2.5米以内，并按1：2.0左右放坡；立柱周边须对称掏空，以防止立柱受力不均匀；

e）整个开挖过程，严格控制围护墙无撑暴露时间，严格控制土方日出土，在确保出土量的情况下，及时形成支撑，为基坑安全创造了条件，并减小了基坑的变形。

2）附加措施

施工中部分支撑混凝土由原来的C30提高到C40混凝土，以缩短养护时间，加快基坑施工速度。考虑到基坑北侧离地铁较近，在该侧地墙内侧增加400厚砼内衬墙。为满足底板浇筑完毕后即开始拆除第二道支撑的要求，局部区域大底板采用配筋垫层，垫层加厚100mm，内配?12@200（单层双向）。

3）机械配置

挖土机（日历EX300）5台、加长臂挖土机（日立300）、小型挖土机（日立EX120）10台、土方车（斯太尔20T）80辆。

3．深基坑施工周边环境变形分析

为确保基坑施工的安全及保护周边环境的要求，特别是运营中的地铁10号线的保护要求，在深基坑施工过程中，切实作好信息化施工的工作，对基坑开挖过程中的监测数据进行分析汇总，以监测数据指导施工，及时调整施工程序，消除安全隐患，施工期间主要对地墙测斜变形、地铁沉降变形、坑外地面点位变形、地墙侧向变形进行了监测，分析如下。

3.1地墙墙体测斜变形与基坑的开挖深度分析

地墙测斜点共布置22个测点，参见图5。经统计，变形相对较大的CX4、CX9、CX15、CX20在随基坑深度的变化和时间的持续过程中，呈现一个较明显的曲线，参见图6。第二层土开挖过程中，变形缓慢上升；开挖至第三层土时，坡度开始陡然上抬，变形速率较大；底板完成后，有回落现象；

通过本工程的挖土实践及分析研究，合理的进行土体加固，不仅保证了土体的稳定，同时也对基坑开挖起到了控制变形的作用。通过上述实践，同时对撑位置和基坑角部位置的变形也比单层地墙围护的变形小。

图7：分层沉降观测点曲线图

靠近地铁侧区域，开挖深度11.37~11.6m，地下连续墙厚有效墙长增加1m，墙底标高-27.300，考虑该侧地铁自防水要求，该侧在地墙内侧400厚砼内衬墙。为加强对地铁的保护，该侧地墙两侧采用Φ650@450三轴水泥土搅拌桩槽壁加固，桩长20.3m，水泥掺量20%。

4．结语

通过分区施工，获得比较不同工况下的变形数据、数值，对今后同类工程、类似地质条件的工程的围护设计及基坑施工能积累较多经验。基坑开挖期间，监测单位对各项指标等内容进行了实时监测。从监测数据反映出，基坑施工期间，整体变形情况较好，特别是复兴中路地铁隧道的变形、地下连续墙变形，均满足地铁运营方和围护设计的要求。

本工程在部分区域施工时，仍然存在基坑变形、变形速率较大的情况，主要原因是现场支撑跟进存在时间差、工序交接不同步等，为更好的处理深基坑施工问题，以后再进行深基坑施工时应加强施工组织，加强施工管理。

参考文献：

[1]《高层建筑深基坑围护工程实践与分析》，赵锡宏等，上海：同济大学出版社，1996

[2]《建筑深基坑工程施工安全技术规范》

[3]《上海软土地区深基坑技术新进展研讨会论文集》2005年

[4]《上海地区深基坑周围地面沉降特点及其预测》，杨敏，卢俊义-《同济大学学报:自然科学版》–2010