临近既有地下构筑物软土深基坑施工方案研究

丁俊涛

(上海建工七建集团有限公司，上海 200050)

0 引言

上海地处长江中下游冲击平原，是典型的软土地区。这种软土地层极易发生变形，产生较大的周围地层移动，导致临近周边地下通道或地下空间的不均匀沉降，产生地下构筑物裂缝和管线破裂等环境问题。在如此不利的地质条件下，上海地区的地下工程建设仍在向“深、大、近、难、险”的方向发展。为追求地下空间开发利益最大化，地下室结构外边线与用地红线距离往往按照规划允许的最小值确定，导致基坑距离周边需要保护的建(构)筑物越来越近，环境保护难度日益增大。本文以上海外滩国际金融服务中心北地块深基坑为例，对临近既有地下通道及地下空间的软土深基坑施工问题进行分析。

1 概况

1.1 工程概况

外滩国际金融服务中心北地块地下建筑面积65 563 m2，地上建筑面积78 166 m2。本工程周边环境较为复杂，东侧中山东二路下存在外滩通道与地下空间，外滩通道距离地下室外墙距离为17 m～27 m，外滩通道为双层箱形断面，宽约25 m，顶面埋深约1 m，底面埋深约6 m～8 m，地下空间距离地下室外墙为5 m，地下空间为地下3层结构，挖深为14.5 m，其下设置700直径的抗拔桩，桩长为30 m;北侧的十六铺交通枢纽与本工程地下室外墙距离约5 m，十六铺交通枢纽地下2层，3层结构，挖深为16.3 m，采用600 mm/800 mm地下连续墙;南侧为枫泾路地下通道。十六铺交通枢纽、外滩通道与地下空间以及基地四侧的市政道路和市政管线均为本基坑工程的重点保护对象。

工程平面示意图见图1。

1.2 地质概况

拟建场地在130.45 m深度范围内的地基土属第四纪中更新世Q2～全新世Q4沉积物，除场地西侧局部为古河道沉积区外，大部分区域为正常地层沉积区，主要由饱和粘性土、粉性土及砂土组成，一般具有成层分布特点。根据土的成因、结构及物理力学性质差异可划分为9个主要层次。其中第⑤层、第⑦层及第⑨层根据土的成因、土性特征分为若干亚层或次亚层(第⑤1，⑤3，⑤4层;第⑦1，⑦2-1，⑦2-2，⑦3层;第⑨1，⑨2，⑨3层)。各土层的组成及特征详见表1。

图1 工程平面示意图

表1 地层特性表

2 围护结构设计方案

本工程基坑总面积约16 941 m2，总延长576 m，基坑挖深20.4 m，本工程采用顺作法施工。基坑采用1 000 mm厚的“两墙合一”地下连续墙作为基坑围护体，地墙两侧采用三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固，坑内被动区采用三轴水泥土搅拌桩加固。基坑竖向设置5道钢筋混凝土支撑。

基坑围护结构剖面图见图2，图3。

3 深基坑施工工艺及方案

3.1 基坑降水

1)各土层降水分析。

根据抽水试验结果，第⑦层平均渗透系数为2.54 m/d，第⑦层抽水井的影响半径范围为149.8 m～203.7 m。抽水试验单井出水量在12.3 m3/h～25.3 m3/h，第⑤3层粉质粘土层具有一定的微承压性质且与下部承压含水层具有明显水力联系。

2)疏干井、减压井的设置。

共布置疏干井63口，为加强观测井选择2口疏干井作为观测井;本基坑坑内共布置27口降压井(含观测井3口)，井深度均为45 m，在坑外布置3口观测井，井深度均为43 m。

3)减压降水引起的地面沉降控制。

临近地下构筑物的减压井抽水时间应尽量缩短;采用信息化施工，建议对坑内外观测井进行实时跟踪自动监测发现问题，及时调整抽水井数量及抽水流量，进行按需降水;在降水运行过程中随开挖深度逐步降低承压水头，根据试运行得到的结果，按开挖深度确定井群的运行。

图2 基坑围护结构剖面图（一）

图3 基坑围护结构剖面图（二）

3.2 土方开挖

1)各层土方开挖时，按“先对撑，后周边，对称跳仓”的挖土流程，流水开挖及支撑施工。

基坑开挖、垫层及支撑施工遵循“分层、分块、留土护壁、对称、限时”的原则，利用时空效应原理，尽量减少基坑无支撑的暴露时间，严格控制基坑变形。

2)基坑施工中为确保东侧外滩通道及周边的安全，为避免大面积开挖土方对围护变形造成不利的影响，分块原则上考虑支撑布置进行分块施工，北区分为16块，按照由中间向两侧组织施工。

3)开挖时严禁挖机碰撞支撑、立柱、监测设施、深井、工程桩，以免造成损坏。

4)支撑施工。

本工程支撑采用钢筋混凝土支撑，支撑钢筋施工过程中必须严格按照钢筋混凝土施工规范要求，确保同一截面钢筋接头的数量不超过50%，支撑钢筋拟采用直螺纹连接形式。为减少对周边环境的影响，采用人工结合机械凿除的方法进行支撑拆除。

3.3 基坑监测

1)通过基坑监测及时发现围护结构施工过程中的环境变化发展趋势，及时反映基坑施工过程中由于基坑开挖产生的坑外土体的动态变化，及时分析可能出现的事故隐患。

2)在外滩通道的结构内墙上布设外滩通道沉降监测点;在场地东侧和北侧地下空间原围护墙顶布设地下空间沉降监测点。

3)外滩通道侧围护体水平、垂直位移大于2 mm/d或累计大于35 mm;外滩通道侧坑外地下水位下降达300 mm。

4 施工开挖措施及应急预案

1)本工程基础部分施工将历经雨季、夏季、冬季，须采取具有针对性的施工技术措施，将季节性的影响减少到最小程度。

2)为确保本工程质量目标的实现，管理人员要牢固树立“质量第一”的意识，围绕质量工作目标，形成科学的网络化管理模式，并层层分解到各个施工环节及日常工作实务管理中去。

3)因本工程范围土层的渗透系数较大，为避免降水过程中可能出现的坑外地下水位下降而引起周边建筑、道路及管线的不均匀沉降，根据环境监测的情况在设计的指导下在坑外采取回灌措施。

4)为避免挖土阶段可能出现的基坑围护变形值超过设计限值，应在上级部门、设计、业主、监理及有关方面的指导下采取相应措施。

5 建议

软土深基坑施工是一项系统工程，也是一项技术难度相对较高、不确定性因素相对较多、风险相对较大的工作，要避免出现险情，建议采取以下措施:

1)深基坑施工前应结合该基坑的特殊情况进行风险识辨，并制定相应的对策;

2)对在设计阶段无法准确判定的、影响施工安全的问题，在施工阶段应及时采取措施以进行补救;

3)施工应严格按设计进行施工;

4)组织深基坑项目施工的主要技术及管理人员应具有识辨施工风险并能采取合理措施的能力;

5)加强监控量测并做到信息化施工。

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［3］陈学新.软土地段深基坑施工方案探讨［J］.施工技术，2013(2):91-92.

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