环境敏感地区深基坑工程变形控制技术

陈小敏 王志坚 顾国明

（1.江西省地质工程（集团）公司，江西南昌 330000;2.上海建工集团股份有限公司，上海 201108）

环境敏感地区深基坑工程变形控制技术

陈小敏1王志坚1顾国明2

（1.江西省地质工程（集团）公司，江西南昌 330000;2.上海建工集团股份有限公司，上海 201108）

以南京西路688号地块深基坑工程为例，介绍了环境敏感地区深基坑工程变形控制技术，通过应用最新研制的基坑变形实时监控新技术，解决了环境敏感地区（如运行地铁边）基坑用常规施工无法解决的苛刻变形控制技术难题，确保了环境敏感地区深基坑施工的安全。

环境敏感地区，深基坑工程，地铁结构，变形控制技术

1 工程概述

1.1 工程概况

本工程位于上海市静安区南京西路688号，地处上海中心闹市区。场地东依静安新村，南靠南京西路，西毗集邮大厦，北邻凤阳路。工程地处市中心闹市区，邻近道路地下有众多管线，周边环境极为复杂。东侧的静安新村多为无深基础的3层老式建筑，需对其进行专项保护，另外基坑南侧为正在运行中的地铁二号线，其最近处与原围护结构仅相距10.8 m，因此对基坑变形控制要求极其严格，在施工过程中必须确保地铁二号线的正常运行，因此对基坑变形控制要求高，难度大。

1.2 施工情况

本工程土方开挖严格遵循“竖向分层、水平分段”的原则。每层土开挖分小段、小块进行，按东西两区相向逐段开挖，每段开挖长度控制在6 m以内，每次开挖时间控制在8 h以内，开挖后随即在4 h内完成该小段的支撑及自适应补偿装置安装，并施加轴力后再开挖下层土方。本工程基坑第一道支撑为钢筋混凝土支撑，其余三道支撑为钢管对撑的形式（唯角撑为混凝土板撑），钢管支撑间距2 m，4 m间隔布置，在每根钢支撑近地铁一端设置自适应支撑补偿装置，依靠液压千斤顶对围护体施加稳定的支撑应力，以保证围护体不发生超额变形，确保周边设施的安全。

1.3 钢支撑概况

各道钢支撑（GZC）均采用φ609×16钢管。南区第二、三、四道钢支撑采用自动伺服系统以控制地铁侧围护变形。第二道施加1 600 kN轴力，第三道、第四道施加2 000 kN轴力，每根钢支撑设置一个压力量程达3 000 kN的油压泵（带回锁功能）。

具体的南区共设置了三道钢支撑，每道有19根钢支撑，共计57根钢支撑需采用液压自动轴力补偿。

2 基坑变形监控系统设计

2.1 地铁结构变形控制要求

本工程要求保证隧道与车站结合处的差异沉降控制在5 mm以内，地铁结构最终绝对沉降量、隆起及水平位移量均小于10 mm。按设计要求，共有57道钢支撑（水平位置为第二、第三、第四道支撑）需要安装轴力补偿装置，加载轴力为1 600 kN，2 000 kN，采用分部逐级加载，每部施加力为500 kN，1 000 kN，1 600 kN，2 000 kN。

2.2 工艺原理

在钢支撑靠近地铁侧端头安装轴力自动补偿装置，通过液压千斤顶对围护体施加及时稳定的支撑应力，能够保证围护体变形在控制范围，从而保证周边设施的安全。只要保证适当系统压力值，即钢支撑对连续墙支撑力符合要求，就可以保证连续墙的变形在控制范围。

2.3 工艺流程

工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

2.4 基坑变形监控系统简介

1）工作原理。电气控制与监控系统中的监控站全面监控所有泵站的实时运行情况，以图形化形式显示，操作站实现现场各泵站的实时运行情况的监控和运行参数设定，以及实现现场所有存在故障的泵站的故障集中界面显示，现场控制站分别采集钢支撑的运行数据，并通过总线传送至监控站和操作站;接受监控站和操作站的控制指令，分别控制钢支撑的压力调节、伸缩动作、液压泵起停等，液压动力泵站是电气系统的控制对象，其中主要由钢管主体结构及自适应轴力自动补偿装置组成，由现场控制站控制其伸缩动作、设定压力等，并通过检测元件（如压力传感器）及时、灵敏、自动的将运行信息反馈到现场控制站。

2）系统组成。基坑变形监控系统主要由液压动力泵站系统、千斤顶轴力补偿装置、电气控制与监控系统等组成。

2.5 基坑变形控制系统及钢支撑安装

1）安装工序如图2所示。2）在安装钢管支撑前，先将地下连续墙内的预埋铁件凿出，根据设计图纸通过测量仪器精确定位测出支撑两端与地下连续墙的接触点，并作出明显标记，以保证钢管支撑安装位置准确。3）对撑和斜撑端头与地下连续墙内预埋铁件焊接时，焊缝要满焊牢固，焊缝高度符合设计及规范要求，并应保证端头板面与支撑垂直或符合设计要求角度。4）支撑及自适应补偿系统千斤顶的吊装采用履带式起重机进行，起重机停靠在栈桥或基坑周边沿线上进行吊装。按照预先配置好的支撑编号，分段吊入基坑内安装位置处，再拼装吊装就位。5）在检查支撑安装符合要求后，再进行现场安装调试，包括程序调试、设备安装调试、系统压力设定和自动补偿装置启动、千斤顶钢支座套箱、液压管路系统等结构安装。6）用液压千斤顶进行施加轴力时，要密切注意支撑全长的弯曲和电焊异常情况，加载轴力值应满足设计要求。7）在每安装完下道钢支撑后，相应上道钢支撑进行复核轴力。8）挖撑应在有关技术要求时限内及时完成，并加载好轴力。9）基坑变形控制系统轴力补偿及数据处理。支撑轴力补偿应以监测数据检查为主，以人工检查为辅。自适应支撑系统可以实现对钢支撑轴力的补偿，也可以对钢支撑进行降压（防止压力过大失稳），同时还具有良好的保压效果，即使在停电情况下也能保持压力稳定。10）基坑变形控制系统装置及钢支撑拆除。a.拆除千斤顶轴力补偿装置及钢支撑采用履带吊。b.根据不同的基坑挖土工况，先在支撑上部选一到两个吊点，再用卷扬机或手拉葫芦吊紧支撑，割除两端焊接点后放置于结构楼板上，用履带吊吊出后用运输机械运到出口点。c.如无吊点，可采用临时脚手垫好支撑两头，再用上述方法拆除。11）基坑变形控制系统装置及钢支撑工程应用图见图3。

图2 安装工序

2.6 基坑变形实时控制系统应用效果

通过对基坑墙体监测，至基坑施工完工，墙体累计位移变形最大的是CX11，在深15 m处累计最大位移变形为8.97 mm，地铁结构最大位移变形为4.5mm，远小于有关部门的标准要求。基坑变形实时控制系统有效控制了基坑位移变形，确保了地铁的运行安全。CX11监测点累计变形曲线图见图4。

图3 基坑变形控制系统工程应用图

图4 CX11监测点墙体累计变形曲线图

3 结语

相对于其他一般性深基坑，位于市中心区域、软土地基中紧邻运行地铁侧的深基坑具有施工难度更大、施工周期较紧、非常规施工的特点。本工程在基坑施工期间，通过采取合理的施工方案并且采用钢支撑轴力基坑变形控制系统等措施，对地铁隧道的沉降变形控制起到了良好效果。基坑变形控制系统应用于南京西路688号基坑工程，对控制基坑及邻近地铁的变形起到了非常重要的作用，为地铁运行线安全正常运行提供了保障。

基坑变形控制系统可以减少对环境敏感地区（如运行地铁边）基坑施工变形影响，另外，利用计算机原理将数据处理和信息反馈技术应用于施工，监测指导施工，动态修正施工方法和支护参数，确保施工信息数据化及基坑边管线、建筑物的安全，对确保环境敏感地区深基坑施工的安全和质量具有重要意义。

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Deformation controlling technology of deep foundation engineering in environmentally sensitive area

CHEN Xiao-m in1WANG Zhi-jian1GU Guo-m ing2
（1.Jiangxi Geological Engineering（Group）Company，Nanchang 330000，China;
2.Shanghai Construction Engineering Group Co.，Ltd，Shanghai201108，China）

Taking Nanjing west road No.688 deep foundation engineering as an example，the paper introduces the deformation controlling technology of deep foundation engineering in environmentally sensitive area.Through applying new real-time foundation deformationmonitoring technology，it solves deformation controlling difficult of common construction method in environmentally sensitive area（e.g.operational subway），and solves the deep foundation construction safety in environmentally sensitive area.

environmentally sensitive area，deep foundation engineering，subway structure，deformation controlling technology

TU463

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.130

1009-6825（2012）18-0065-02

2012-04-23

陈小敏（1978-），男，工程师