某鄰近地鐵深基坑工程變形實測分析

徐曉勇

（杭州市望江地區改造建設指揮部,浙江 杭州 310016）

1 工程概況

某工程位于上海某學校內部，地處市區繁忙地段，學校內部施工對噪音等有一定特殊要求。基坑東側位于地鐵50 m保護區范圍內，緊鄰正在運營的地鐵7號線；南側的歷史保護建筑年代久遠，北側鄰近的居民住宅對變形敏感，西側為某醫院門急診樓。基坑形狀為矩形，東西向長約180 m，南北向寬約55 m，開挖深度為約12 m，基坑總面積約9 900 m2。

根據該工程在工程地質條件、環境保護要求高、周圍建筑對變形敏感，以及地鐵相關主管部門的要求[1-3]，結合長三角地區大量類似項目的深基坑工程實踐經驗，為確保該基坑工程安全性，特別是確保鄰近地鐵和周邊保護建筑的安全，總體設計方案采用地下連續墻作為基坑開挖階段的擋土隔水圍護墻，內設二道鋼筋混凝土水平支撐[4-5]。

1.1 工程地質條件

該工程場地內較為平坦，地貌類型屬濱海平原地貌。場地淺層地下水屬潛水類型，穩定水位為0.5～1.2 m。場地的工程地質條件及基坑圍護設計參數如表1所列。

1.2 周邊環境介紹

在該工程基坑工程影響范圍內的建筑物主要有：西面為某醫療綜合樓，南面為歷史保護建筑，東面為學校教學樓，北面為大量居民住宅，具體建筑物概況及該工程地下室外墻與各幢建筑物之間距離及建筑物概況詳見表2所列。

表1 土層物理力學性質綜合一覽表

根據規劃圖紙，測得地下室東側外墻邊線距離地鐵站外墻邊線約40 m，與該工程鄰近的地鐵區域為站臺與隧道的交接部位。該區域地鐵車站和區間隧道埋深為17 m，靠近地鐵車站側的該工程基坑挖深是12 m。該基坑工程位于地鐵運營線路50 m保護范圍之內，確保正在運營的地鐵安全是該基坑工程的重點和難點。圖1為基樁與地鐵相對關系圖。

2 基坑圍護設計及施工簡介

該工程基坑開挖深度較深，緊鄰保護建筑和正在運營的地鐵，因此對于東側和南側環境條件敏感的區域采用厚度為1 000 mm的地下連續墻，對于西側和北側區域地下連續墻厚度取800 mm。支撐采用混凝土支撐，支撐的平面布置采用南北向對撐+角撐，并設置邊桁架的形式，采用二道混凝土支撐，支撐中心標高分別為-1.00 m和-7.00 m。首道撐主撐斷面為800 mm×700 mm，第二道撐主撐斷面尺寸為1 000 mm×800 mm。

表2 鄰近建筑物概況一覽表

圖1 基坑與地鐵相對關系圖

地下連續墻槽段分幅寬度一般約6 m，局部敏感區域分幅寬度長度為5～5.5 m，共66幅。槽段接頭采用施工工藝成熟的圓型鎖口管柔性接頭。為保證地下連續墻成槽的可靠性，防止地下連續墻成槽階段對周邊環境的影響，采用三軸水泥土攪拌樁進行槽壁加固。

為了有效地控制地下連續墻的水平變位，尤其是西側位于地鐵50 m保護區的范圍，采用三軸水泥土攪拌樁滿堂加固。其它區域采用三軸水泥土攪拌樁加固，呈格柵布置，基坑四周整體形成裙邊。基坑圍護平面示意圖如圖2所示。

圖2 基坑圍護平面示意圖

同時為減小重型土方車輛行駛對鄰近保護建筑和管線的不利影響，經各方充分協商，在基坑內部設置混凝土棧橋，嚴禁重型車輛在棧橋區域以外行駛，同時為加快施工出土速度，采用環通棧橋，形成多重回路。

結合該基坑工程東西向長，南北向短的形狀規則，且地鐵保護區位于東側的特點，根據后澆帶和支撐高度分布情況劃分為三個施工區和三層共計9個大段，“分區、分層、分段”進行開挖。開挖總體順序由東往西依次為：一區→二區→三區。每塊土方開挖到標高，立即澆注混凝土支撐（或底板）。混凝土澆注完成后，方可進行下一塊土方開挖，直至底板澆注完成。嚴格控制基坑一次性開挖面積，降低土體開挖對周圍環境的影響。

從工程實施情況來看，現場施工順序及重要的時間結點如表3所列。

表3 施工工況一覽表

3 基坑工程變形實測分析

對基坑工程自身及周邊保護建筑的沉降觀測貫穿于基坑工程土方開挖的全過程，包括基坑內攪拌樁加固及槽壁加固、地下連續墻施工及基坑開挖（含降水）等階段。在周邊建筑物上均設置沉降測點。

3.1 基坑地下連續墻的變形規律

基坑地下連續墻的側向變形規律能較全面地反映基坑自身變形情況。圖3為基坑東側地下連續墻有代表性的測斜點CX3、CX4在各個工況下的側移。Stage4時基坑土體開挖至-2.2 m，此時連續墻各測斜點的變形呈現出類似懸臂梁變形的特征，由于周邊留土的作用，連續墻的變形很小，最大變形只有3.1 mm，位于CX4測點處。Stage5時完成地下室頂板澆注，并開始發揮支撐作用，地下墻變形增長不大，變形仍類似懸臂梁變形的特征。Stage6時基坑土體開挖至-7.2 m，此時開挖面已進入第④層灰色淤泥質黏土，連續墻的變形迅速增大，最大側移深度位置位于基坑開挖面以下一定深度。該工況連續墻的最大變形為13.58 mm，較上一工況最大變形增長了3.5倍。Stage7時基坑土體開挖至-9.9 m，局部集水井深-11.4 m，此時連續墻變形迅速開展，最大變形為21.46 mm，位于CX4測點處。Stage8時澆筑基坑底板，連續墻各測點的變形變化不大。

圖3 地下連續墻CX3、CX4測點沿深度側移曲線圖

3.2 周邊建筑沉降實測及分析（見表4）

總體上，從鄰近建筑物在工程全過程的歷時沉降可以看出以下特點：（1）由于開挖前對鄰近歷史建筑預先采取了基礎托換加固等保護措施，有效地控制了基坑開挖階段的建筑物沉降；（2）天然地基臨近建筑沉降各階段明顯大于樁基礎臨近建筑，應加強保護；（3）從工程全過程的沉降觀測數據可以看出，該工程中地下墻施工階段最大沉降量和沉降速率都大于基坑開挖階段，這與該工程中地下墻施工的同時伴隨著工程樁的施工也存在一定聯系。

4 結語

某基坑周邊臨近地鐵、優秀歷史建筑、居民住宅等，環境保護要求很高，該基坑工程在設計和施工方面的成功經驗可為類似工程提供有益的參考。通過對周邊建筑在基坑工程全過程的變形監測可以看到：

表4 周邊建筑物不同施工階段沉降速率對比表

（1）基坑工程采用地下連續墻的支護方案施工，并通過設置坑內被動區加固等有效措施，減少了周邊建筑在基坑開挖期間沉降，從側向位移等監測數據來看，較好地確保了地鐵運營安全。

（2）歷史保護建筑在鄰近基坑工程進行前，首先采用了組合樁進行全面基礎托換加固，提高了老建筑基礎抵抗不均勻變形的能力，達到了保護的要求。

（3）歷史建筑在地下墻施工階段引起的周邊沉降量是不容忽視的，在實際工程中，要加強對這一階段周邊建筑物的變形監測和預警工作。

（4）樁基礎建筑抵抗變形能力大于天然地基建筑，因此，在實際工程中，應注意加強保護臨近天然地基建筑。

[1]上海市歷史文化風貌區和優秀歷史建筑保護條例[Z].2002.

[2]葉強,吳慶令.某深基坑工程的監測分析與變形特性[J].巖土工程學報,2010,32(S2):541-544.

[3]劉征.臨近歷史建筑的深基坑設計與施工[J].地下空間與工程學報,2009,5(S2):1653-1659.

[4]李俊,張小平.某基坑位移、沉降和內力實測結果及預警值討論[J].巖土力學,2008,29(4):1045-1052.

[5]徐中華,王衛東.深基坑變形控制指標研究[J].地下空間與工程學報,2010,6(3):619-626.