大型复杂环境深基坑分块开挖对周边环境的影响

＠色施工Ｇｒｅｅｔ］ＣｏｎｓｔｒＬＪＣｔｉｏ　ｒ］　大型复杂环境深基坑分块开挖对周边环境的影响　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｎ　Ｎｉｎｇｘｉａ　尹宇杰（上海市基础工程集团有限公司，上海２００００２）　摘要：城市中心地区大型综合开发项目的深基坑工程，在周边环境十分复杂、地质条件恶劣。本文结合工程实例，探索研究大型复杂环境下　深基坑工程分坑顺作，合理分块开挖、随挖随撑，并研究对周边环境的影响。　关键询：紧邻地铁；环境复杂；地质条件差；分块顺作；监测分析　中圈分类号：ＴＵ４　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７４—８１　４Ｘ（２０１　７）０３—００６６—０４　１应用项目工程概况　１．１工程概况及周边环境　上海某大型地块综合开发项目，紧邻两条运营中轨交十　字换乘站，基坑的围护结构有部分利用运营中轨交车站围护　ｆ即共墙）。其中轨交四号线车站为半地下结构，将本工程分　为南北两个单独基坑。　南块基坑面积４　８００　ｍ　，其北侧与轨交四号线车站共　墙，东侧距轨交１　０号线的１　１　０　ＫＶ主变电站６　ｍ，南侧　距主变至１　０号线车，￣ａｌａ９电缆通道４－２　ｍ，且电缆通道为柔　性结构下方无桩基础，西侧距十号线车站风井结构仅ｏ．２５　ｍ，整个南块基坑被轨交构筑物包围。北块基坑面积９　６５０　本工程基坑围护结构为十字钢板接头形式的地下连续　墙，深５０　ｍ，厚１　ｍ／１．２　ｍ，墙内外两侧均有４８　ｍ深槽　壁加固，工艺形式为三轴搅拌桩和渠式等厚度水泥土连续搅　拌墙（ＴＲＤ１。　基坑工程采用“分坑顺作”法，按下图进行分块，共分　成９个基坑。其中１区开挖深度２２．４５　ｍ，２区开挖深度　２１．４５　ｍ，其余基坑开挖深度为４．１５－８．２　ｍ。支撑形式１　区和２区均为５道混凝土支撑，其余基坑均为１道混凝土　支撑。基坑分坑及开挖深度详见下图。　１．２工程地质条件　勘察成果表明，拟建场地南侧均位于古河道分布区。古　河道区域第⑤层厚度较厚，第⑥层缺失，第⑦层上部受切　割，层顶起伏较大。具体地质情况如表１所示。　ｍ　，与两条轨交线车站约有一半围护结构其墙。周边多为　３－６层条形基础民房，年久失修。　表１土层分布及其具体特征　土层层号　④　②⑧　④　⑤１　土层名称　杂填土　灰色砂质粉土　灰色淤泥质粘土　灰色粘土　具体特征　上部含大量碎砖、碎石、混凝土块等建筑垃圾，下部以粘性土为主，夹少量小石子及贝壳碎屑等，局部区域上部为混　凝土地坪　合云母、少量贝壳碎屑，局部夹粘质粉土及多量粘性土，土质不均　星ｌｍ坚　＆，亩　ｔ＃、伺删Ｌ厦，兴少重博层张ｆ　，鼻　伺【萄　豆、向雎羞晤任、同灭动【厦、１　疆ｌ匣　＿忖任　⑤２　⑤３　⑥　⑦　含云母、有机质、腐植物及钙质结核，夹少量薄层粉砂，局部上部为淤泥质粘土，呈流塑～软塑状态，具有高含水　量、高压缩性、高灵敏度、低强度的特性　灰色粉砂　含云母，颗粒组成成分以长石、石英为主，夹粉土及薄层粘性土，土质不均。该层在正常区域厚度较薄，并呈由北至　南厚度逐渐增大趋势，在古河道区该层厚度较大　灰色粉质粘土　台云母、有机质条纹及泥钙质结核，夹薄层粉性土，土质不均。该层主要在北块分布　暗绿～灰绿色粉质粘土　含氧化铁条纹及铁锰质结核，土质较好。该层主要在北块分布　粉砂　颗粒组成成分以长石、石英、云母为主，夹多量细砂，土质较致密。在古河道分布区，该层厚度变薄或缺失　２基坑分坑分块开挖研究　２．１基坑分坑原则　在上海城区施工，周边环境保护要求一般较高，通常情　况下采用分块施工的方法，分块施工的方法是减小基坑变形　的有效措施。而合理制定开挖先后顺序是保证分块开挖达到　预期效果的重要手段。分块大小决定了基坑围护无支撑暴露　长度，减小基坑边挖土分块尺寸，可有效控制基坑变形。　６６绿色建筑　２０１７年第３期　Ｇｒｅｅｎ　Ｃｏｔ￣ｓｔｒＬ　Ｊｃｔｉｏｎ＠色施工　本工程鉴于邻近轨交地铁车站，环境保护要求非常高；　同时是在封闭场地内进行施工，没有交通组织的压力，因此　采取“分坑顺作”法施工。　土方开挖并形成支撑的时间控制在１　５－２０　ｄ，大底板形成　耗时２３　ｄ。具体分块详见图３。　分坑顺作施工一般是将基坑分成一个较大的基坑和一个　或多个长条形的很小的基坑，并都采用顺作法施工，１区和　２区两个较大的基坑采用顺作法先施工，在其地下室结构施　工完成后再进行长条形小基坑的开挖。　２．２总体开挖回筑流程　总体开挖流程按照先深后浅，先大后小，先远后近的原　则进行分坑施工。开挖回筑流程见图１。　开挖顺序：Ｂ一１ａ—Ｂ—Ｉｂ—Ｂ一２ａ—Ｂ一２ｂ—Ｂ一３ａ　＿＿＇Ｂ　３ｂ—Ｂ一３ｃ－÷Ｂ一３ｄ一÷Ｂ一４ａ—Ｂ．４ｂ　Ｂ一４ｃ　Ｂ一５　图３　２．４小基坑平面分块　小基坑平面均为狭长形，短边宽度在１　６－２２　ｍ之间。　平面分块采取抽条分块对称开挖，尽快形成短边方向对撑。　具体分块详见图４～图９。　图１总体分坑开挖回筑流程图　２．３大基坑平面分块　（１）１区基坑的四边长度基本一致，且整个１区四周均　有轨交地铁的构筑物，因此平面分块以先中间后四周的盆式　开挖顺序：ｃ一１一Ｃ一２一ｃ一３一Ｃ＿４一ｃ一５　图４　３区基坑分块平面图　开挖原则进行划分。同时根据支撑布置的形式，尽量同时形　成两个方向的十字对撑，使基坑四周围护同步受力。每一层　土方开挖并形成支撑的时间控制在１　０～１　５　ｄ，大底板形成　耗时２９　ｄ。具体分块详见图２　开挖顺序：Ｄ一１一Ｄ一２一Ｄ一３一Ｄ一４一Ｄ一５一Ｄ一６　图５　４区基坑分块平面图　开挖Ｊｌ　序：Ａ—ｌ—Ａ一ｌ２ａ—Ａ一２ｂ—Ａ一３ａ—Ａ一３ｂ　Ａ一３ｃ　Ａ一４ａ　Ａ一４ｂ　图２　１区基坑第２－６层开挖分块平面图　开挖顺序：Ｅ　ｌ—Ｅ一２一Ｅ．３一Ｅ一４一Ｅ一５一Ｅ一６　（２）２区基坑平面总体呈狭长形，分块除了遵循先中间　后四周的盆式原￣ＪＪＲＩ＂，以形成短边方向支撑为优先。每一层　Ｆ一１—　Ｆ一２—　Ｆ一３—｝Ｆ一４　图６　５－２区基坑分块平面图　２０１７年第３期　绿色建筑６７　＠色施Ｔ　Ｇｒｅｅｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｍ（Ｄ８—３），变形呈稳定趋势。　（２）１１０　ＫＶ主变电站沉降曲线见图１１。　开挖顺序：．１－１一Ｊ一２一Ｊ．３一Ｊ一４一Ｊ一５一Ｊ．６　图７　６－３区基坑分块平面图　变电站测点最大累计变化量在一６．６０　ｍｍ（ＢＤ３）未出现　结构裂缝。　（３）电缆通道沉降曲线见图１２。　图１２　开挖顺序：Ｈ．１＿Ｈ一２一Ｈ．３一Ｈ一４一Ｈ．５　图８　６－２区基坑分块平面图　高压电缆最大测点最大累计变化量在一２４．１　１　ｍｍ　（Ｇ０８）未出现坍塌渗漏。　　｝ｌ譬Ｉ趟ｆ苫｛　蜒　６二１区／　开挖顺序：Ｇ—ｌ—Ｇ　２一Ｇ一３一Ｇ－４一Ｇ一５一Ｇ一６一Ｇ一７　（４）轨交地铁车站沉降曲线见图１　３。　图９　６－１区基坑分块平面图　３监测数据分析　３．１南区基坑施工期间监测情况　（１）地表沉降历时变化曲线见图１Ｏ　图１３　开挖施工期间最大测点累计为ＤＴ２７（２５．３　ｍｍ），变化　速率在一０．Ｏ２　ｍｍ／ｄ～一Ｏ．０５　ｍｍ／ｄ之间。　（５）地墙墙体变形曲线见图１４。　图１Ｏ南　一一●一驰　辊椰　一■：■￡嗍－忡　一■！ｔ　辩聃　一瑚±　啦Ｈ哪　＃Ｅ曩士　ｉｉｉｉ／Ｊ，ｉｊｌ＊Ｊ　一删■ｉｉＩｉ／１１￣１　一＾＾眦■　埘　地表累计沉降量在一１．１　６　ｍｍ（Ｄ７—５）～－４０．７８　６８绿色建筑　２０１７年第３期　最终位移量最大处约在２１　ｍ处，最终累计量在４７，５６　ｍｍ。　３．２北区基坑施工期间监测情况　（１）地表沉降曲线见图１５。　图１　５北区地表沉降历时变化曲线图　地表累计最大沉降测点为Ｄ２—４（一１　９．７７　ｍｍ），变形呈　稳定趋势。　（２）轨交地铁车站沉降曲线见图１　６。　图１６　曲线图　最大测点累计为ＤＴ１　０（一７．３９　ｍｍ），变化速率在一０．６　ｍｍ／ｄ～一０．８　ｍｍ／ｄ之间。　（３）地墙墙体变形曲线见图１７。　北区地墙捌翱ｃ瑚　历时变化曲线图　一　Ｉ　∞ｌ　一　＝ｇ±　趾　４　±　～ｓｉ　～船＃±　Ⅲ一ｊ０　一　■一Ｍｓ＊８；　……　２　５　图１　７地墙墙体变形历时变化曲线图　Ｇｒｅｅｎ　ＣｏｎｓｔｒＬ￣ｃｔｉｏ　ｒ１＠色施工　最终位移量最大处约在２４　ｍ处附近，累计位移量最大　孔ＣＸ０４达７５．３３　ｍｍ。　４结语　按“时空效应”理论，对大型复杂环境深基坑开挖运用　“分坑顺作”的方法，合理将大型深基坑分割成若干单独基　坑。对每一个单独基坑根据支撑布置形式、出土能力再进行　细分，分层分块开挖，随挖随撑，缩短基坑无支撑暴露时　间，减少变形。　根据应用工程项目实际开挖的监测数据汇总分析，可以　看到在开挖风险更高的南区，保护要求高、对于变形敏感　的地铁设施变形分别为：车站最大沉降２５－３　ｍｍ，电缆通　道最大沉降２４．１　１　ｍｍ，１　１０　ＫＶ主变电站最大沉降６．６Ｏ　ｍｍ。虽然累计变化量超过报警值，但日变化量处于可控状　态，结构未出现裂缝、渗水等情况，总体变化可控。　根据本工程的开挖结果，在今后类似工程实施时，还应　注意：　（１）缩短支撑成形受力的时间，限时分块开挖；　（２）严格控制基坑临边堆载；　ｆ３）开挖前对围护结构的止水效果检验，避免开挖过程　中出现渗漏延长开挖时间　参考文献：　【１］况龙川．深基坑施工对地铁隧道的影响［Ｊ】．岩土工程学报，２０００，２２　（３）：２８４—２８８．　【２］陈俊生，刘叔灼，莫海鸿，等．紧邻地铁设施大型基坑工程施工方　案研究［　岩土工程学报，２０１２，３４（Ｓ）：３７７—３８２．　［３】胡琦，许四法，陈仁朋，等．深基坑开挖土体扰动及其对邻近地铁隧　道的影响分析［Ｊ】．岩土工程学报，２０１３，３５（Ｓ２）：５３７—５４１．　［４］罔超，刘秀珍．某深基坑安全开挖引起临近建筑物较大沉降的实例　分析【Ｊ］．岩土工程学，２０１４，３６（￥２）：４７９—４８２．　收稿日期：２０１７－０２—２５　作者简介：尹宇杰，现供职于上海基础工程集团有限公司。作者通　信地址：上海市江西中路４０６号，邮编：２００００２，　２０１７年绿　婆簋６９　第３期