軟土地區近地鐵側深基坑支護設計與施工

余碧玉

中國建筑股份有限公司（上海） 上海 200092

前言

隨著經濟發展，高層、超高層建筑大面積建設，地下交通大力發展，基坑支護形式受周邊環境影響逐漸加大，特別是地鐵建設對基坑開挖要求越來越高，基坑支護形式逐漸多樣化。本文通過某工程項目深基坑支護設計與施工實例，對軟土地基近地鐵側深基坑實施如何保證周圍環境的安全進行了研究。

1 工程概況

大上海會德豐廣場位于上海市南京西路1717號批租地塊，占地面積為12675m2。會德豐項目地下深基坑北側圍護地連墻距地鐵隧道凈距僅5.4m，為了保護地鐵，分為南、北兩坑分別施工，先開挖南坑，南坑地下結構施工到±0.00m后，再開挖北坑，北坑開挖標高為-18.02m。北坑整個范圍內土體采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁加固，所以北坑按設計暫不考慮坑內土體降水及降承壓水。北坑內支撐體系采用一道鋼筋混凝土支撐和四道鋼管支撐。根據設計要求，北坑鋼支撐安裝好后，須及時施加預頂力。在基坑施工過程中，根據監測數據及實際工況進行復加預應力[1]。

2 土方開挖與支撐施工原則

采用兩邊向中間對稱開挖，嚴格實行“分層分塊、限時開挖支撐”原則，做到每挖一塊土，就施工一根支撐，土方開挖與支撐形成時間不超過12小時，挖土8小時，支撐安裝4小時。分塊(控制在150m2左右）澆筑底板墊層，盡早完成北坑地下室底板工程。采取信息化施工，以每層土方及支撐施工階段圍護墻和地鐵結構的變形控制值為依據，以每天和前期分階段的監測數據做參考，調整制定本層及其以下各層土方與支撐施工的時間和措施，確保基坑、地鐵結構及周邊環境變形量控制在計劃的范圍內[2]。

3 基坑支護方案

基坑支護體系的選擇，對基坑土方開挖及地下室施工過程中工程自身及周圍環境的安全和穩定至關重要。它需要在整個地下空間形成一個完整、堅固的支撐體系。

大上海會德豐廣場工程北側基坑開挖，采用剛度高、整體性好的地下連續墻，加上穩固、牢靠的混凝土/鋼管支撐。地下連續墻厚1000mm，沿基坑一圈整體設置。因工程分南北兩個基坑，以中間地連墻分隔開，遠離地鐵2號線的南坑先行開挖、施工，在北坑開挖前，南坑地下室多層結構樓板已施工完成并達到設計強度，與中間地連墻連接并形成有效支撐。

北坑內支撐為1道鋼筋混凝土支撐+4道鋼管支撐。

鋼筋混凝土支撐截面為1000×1000mm，通過圍檁固定在地下連續墻上。基坑兩頭設置角撐及板撐，該道支撐跳格設置鋼筋混凝土棧橋，供挖土時挖機站位及取土使用。

4 土方開挖與支撐施工順序

4.1 第一層土方開挖與第一道支撐施工

經實測，本工程自然地面標高-0.400m，第一道支撐底標高分別為-1.0m、-1.5m，土方開挖量總計749m3。為本層土方開挖采用大開挖施工支撐，第二步待支撐砼達到70%設計值后開挖下層土方。

4.2 第二層土方開挖與第二道支撐施工

第二層土方開挖自-1.0m、-1.5m至-5.095m，開挖深度4.095m、3.595m，土方開挖量總計3351m3。開挖方法：挖機在坑中第一道支撐上行走，支撐上需覆蓋30cm土。

4.3 第三層土方開挖與第三道支撐施工

第三層土方開挖自-5.095至-8.345，開挖深度3.25m，土方開挖量總計2838m3。

4.4 第四層土方開挖與第四道支撐施工

第四層土方開挖自-8.345至-12.095，開挖深度3.75m，土方開挖量總計3275m3。

4.5 第五層土方開挖與第五道支撐施工

第五層土方開挖自-12.095至-15.520，開挖深度3.425m，土方開挖量總計2991m3。

4.6 第六層土方開挖與墊層施工

第六層土方開挖自-15.520至-18.020，開挖深度2.5m，土方開挖量總計2183m3，墊層厚度300mm，混凝土總方量為262m3，墊層內設置H型鋼及鋼筋網片。

5 鋼支撐安裝

采用25噸吊車進行鋼支撐的吊裝。單根支撐拼接后總長宜比實際需用長度短50～100毫米，每根支撐配活絡頭子1只，拼接時必須確保順直。支撐吊裝到位后，進行水平度的調整，檢查各焊接和螺栓連接點達到緊固可靠，經檢查合格后，按照設計值分級施加預應力，形成完整的鋼支撐系統。待鋼支撐安裝完成后開始分節施加預應力，非自動控制系統的鋼支撐采用二只千斤頂在鋼管支撐兩側對稱同時施加，自動控制系統的鋼支撐采用一臺千斤頂施壓；每級預應力施加后需對各鋼節點的連接情況進行復檢，必要時應對節點進行加固。為控制基坑變形，起吊安裝、焊接在分塊土方完成后隨即展開連續施工，做到土方開挖與鋼支撐安裝協調進行，隨挖隨撐。

6 技術創新與應用

6.1 軟土地區分基坑施工

上海屬于典型的軟土地區，因其地下交通系統發達，周邊建筑密集，新建工程基坑的穩定對周圍環境的保護起到關鍵性的決定。本工程除了一墻之隔的少年宮外，與地鐵2號線間隔僅5.4米，在當時尚屬首次。為了將對地鐵的影響降至最低，本工程將基坑分成南北兩個基坑，在南坑采用分層分塊、先盆中后盆邊開挖，每開挖一塊立即跟進支撐施工，開挖至底標高后逐層施工地下室結構樓板，并與中間地連墻形成有效支撐。然后再進行臨近地鐵的北坑開挖與施工。北坑在南坑開挖之前便采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁加固，使坑內軟土變為“硬土”，增加了北坑的穩定性。

6.2 軸力動態控制系統

為本項目特別設計與實施的軸力動態控制系統，在工程實施期間，尚屬全國首創。后續上海地區同類近地鐵工程實施時，均借鑒了本項目的成功經驗，租賃本工程設備并請求技術指導。該系統應用于第四、五道鋼支撐，由液壓泵站、控制室、液壓千斤頂、油管、傳感器、報警器等組成。每根鋼管單獨配置一個液壓千斤頂，每一組（分組詳見3基坑支護方案）設置一根輸油總管和一個信息傳感器，由信息傳感器將實時壓力反饋至控制室，控制室將實時壓力與設定壓力對比后發出加壓/卸壓指令，從而保證第四、五道支撐壓力的穩定。同時還設置了壓力報警系統，當系統壓力超出設定值時，將發出警報，使施工方結合基坑、地鐵監測數據來判斷基坑的安全狀態并及時采取相應措施。

7 結束語

通過對基坑支護方案的整體而周全的設計——全基坑設置地下連續墻并兩側土體加固、設置中間地下連續、北坑采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁加固，以及對施工方案細致的考慮——分層分塊土方開挖、嚴格控制開挖順序與支撐形成時間、采用軸力動態控制系統，本工程地下室施工過程中，地鐵2號線沉降和變形控制良好，周圍土體和建筑物沉降和變形均在規定范圍內，保證了周圍環境的安全。更為重要的是，為同類項目提供了成功經驗，使復雜環境下基坑工程的實施成為可能，推進了軟土地區深基坑施工的發展。