狹長深基坑半蓋挖施工技術探究

羅志陽

（上海隧道工程有限公司，上海市 200032）

0 引 言

近年來，地下空間的開發隨著城市快速發展而日益增多，尤以地鐵、地下通道等工程較多。且因城市內部建筑物密集，為修建地下交通設施而開挖的狹長型深基坑數量急劇增多。因其獨特的形狀，狹長型深基坑的變形規律有別于傳統基坑。魏綱等[1]研究發現，狹長型基坑中部變形較大，呈現出一定的空間效應。唐勝利等[2]發現，相對內支撐剛度，圍護結構自身剛度對圍護變形的影響更大。馬元等[3]通過實測對比，得到采用現場典型土體應力－應變關系和修正強度發揮解析預測理論可以較好地預測杭州地區狹長型基坑支護側移的結論。

半蓋挖法是非常適合狹長型基坑的一種施工方法。因其既能為基坑上方車輛通行提供場地，又可以減少場地限制對施工進度的影響，在城市基坑項目中的應用日漸廣泛[4-5]。

目前，針對軟土地區狹長深基坑中半蓋挖法應用效果的相關研究尚不多見。因此，本文依托上海諸光路通道新建工程，研究半蓋挖法在上海軟土地區狹長型深基坑開挖過程中的實際應用效果，以期對類似工程提供一些參考。

1 工程概況

諸光路通道新建工程沿諸光路—金豐路走向，起點為崧澤高架，終點為北青公路雙鶴浦橋。閔行段2號基坑位于金豐路，基坑長約160m。金豐路道路紅線寬度24m，兩側為林蔭湖畔小區，分布有多座民用住宅。最近處離基坑僅14m，施工時需采取措施減少基坑施工對居民生活的影響。基坑場地平面圖見圖1。

圖1 閔行段2號基坑施工場地平面圖

諸光路通道新建工程閔行段2號基坑共6個節段，長約160m，寬15.338~36.684m，開挖深度16.92~18.656m。根據周邊環境情況，基坑環境保護等級為一級。采用地下連續墻圍護結構，開挖深度和支撐形式具體見表1。

表1 閔行段2號基坑圍護概況

基坑場地以正常沉積區為主，局部有古河道分布，擬建場地內分布的土層自上而下可劃分為八大層和若干亞層，其中①層為人工堆填，②1層～⑤3層為全新世Q4沉積層，⑥層～⑧2層為晚更新世Q3沉積層。根據設計勘察資料，地下潛水位埋深為0.9～2.4m（高程1.86～4.80m），抗浮設計水位可取地面下0.5m。擬建場地分布的承壓水主要有⑦1、⑦2和⑧2層。該三層大部分連通，承壓水水位一般低于潛水位，隨季節呈周期性變化，埋深3.0～12.0m。基坑開挖前需采取降水措施。

在保證周邊交通正常通行的前提下，基坑外側已無條件設置施工便道，通過采用半蓋挖的施工方式，在蓋板上設置棧橋滿足施工需要。但這大大增加了基坑開挖、結構回筑和鋼支撐安拆的難度。為此，在設計、施工和監測的每一個施工階段中，都要精細化地考慮每一個細節，以確保施工安全，并達到一級基坑變形控制要求。

2 狹長深基坑中半蓋挖法的具體實施

2.1 棧橋體系的施工

為解決施工基坑期間土方開挖、設備停放、材料運輸等難題，在基坑東側設置7m寬的棧橋板。板厚30cm為現澆鋼筋混凝土，與第一道鋼筋混凝土支撐體系相結合。棧橋體系的垂直受力在基坑邊通過1m厚的地下連續墻承擔，基坑內結合工程樁+臨時H型鋼作為主要荷載的支撐結構。

2.2 基坑內降水

2.2.1 疏干井點降水

基坑井點降水采用負壓深井泵井點降水方式，隨基坑開挖逐步降低基坑內水位。考慮到基坑狹長，疏干井按照間距14～16m布置，共設置10口直徑

軸深井泵，降水深度為基坑底面以下1.0m。

2.2.2 降承壓水

根據工程詳勘報告，工程存在突涌風險的承壓含水層為⑦（⑦1、⑦2）層，且⑦1層中分布有⑦1t粉質黏土夾粉砂層。

實際施工中，在基坑內共打設4口降壓井降低承壓水，井深41m，在開挖至臨界開挖深度前進行按需，降低承壓水位，并在基坑外側設置了7個水位觀測孔觀測基坑外水位變化情況，效果良好。

2.3 半蓋挖基坑開挖和結構回筑施工

考慮基坑施工只能通過棧橋單側進行，2號基坑施工順序為ZN08開始由北往南依次進行，開挖過程中堅持分層、分段、對稱、平衡、限時開挖、隨挖隨撐的原則，堅定不移地應用“時空效應”理論原理[6]，對基坑開挖進行動態管理，真正做到信息化施工，始終把基坑變形量控制在合格指標之內，盡可能減少基坑開挖面上圍護墻的無支撐暴露時間和變形。

實際施工中的具體操作可劃分為“空間控制”與“時間控制”兩部分。

（1）“空間控制”，即對每次開挖土體范圍進行規定。結合立柱樁之間鋼系桿的安裝要求，沿基坑縱向每次開挖以立柱樁為限，即開挖2根立柱樁之間（為1跨）的土體，逐次開挖、逐次暴露1根立柱樁，并可安裝2～3根支撐，立柱樁間距為7~10m左右。每次開挖厚度以各道支撐深度方向的間距為依據，開挖面必須隨著支撐的走勢形成坡度，且嚴禁出現過度超挖的現象。

（2）“時間控制”，即對每層、每塊土體的開挖時間加以限制。對每開挖一塊土體所用總時間進行控制，按照支撐豎向間距和立柱樁跨距，每塊土體總量約1000m3，且最多暴露3~4根鋼支撐，要求在16～24h內限時完成；對相鄰2塊土體開挖的間隔時間予以規定，前一塊土體開挖完畢，在2～3根鋼支撐安裝并施加預應力結束后，方可進行后塊土體開挖。

自上而下分層開挖土方至支撐底，隨挖隨施做支撐。完成支撐后（混凝土支撐養護必須達到設計強度厚）向下開挖至坑底，澆筑素墊層，再自下而上依次順作ZN08~ZN03各節段、各層結構。

3 狹長深基坑中半蓋挖法的施工效果

根據工程實際要求，結合周圍環境特點，按照安全、經濟、合理的原則，測點布置主要選擇3倍基坑開挖深度范圍內布點（見圖2）。圖2中，Q72~Q86為圍護頂部變形監測點，LZ10~LZ14為立柱樁垂直位移監測點，P72~P86為圍護結構側向位移監測孔。

圖2 測點布置圖

基坑監測的內容見表2，頻率根據施工階段為1次/d~1次/w不等，報警值根據設計基坑環境等級為一級要求，結合基坑開挖深度進行設置。

將閔行段2號基坑部分測點的監測數據繪制成圖，詳見圖3~圖5。

由圖3、圖4可知，大面積開挖時，坑底土因卸荷隆起，帶動圍護結構與立柱一起抬升；大底板澆搗后，大底板、圍護體和立柱樁形成一個剛度很大的結構體，共同承受了外界的荷載，帶動圍護結構與立柱向下位移且后續變化都較平緩。而由圖5可看到，測孔最大深層水平位移出現的位置與基坑開挖深度吻合得較好。

表2 基坑監測數據

圖4 測點LZ11～LZ14的立柱樁豎向位移

圖5 測點P78的圍護側向位移

此基坑項目從2019年1月開挖，2019年4月結構封頂。由于現場土方開挖、支撐安裝、結構回筑各道工序配合緊密，4個月內完成6個節段的深基坑結構施工，做到了狹長基坑內“時空效應”控制到位，并且監測數據均在報警值以內。

4 結 語

本基坑工程受周邊場地條件限制，在狹長的基坑中采用半蓋挖施工技術，短時間內完成6節深基坑施工，且基坑的位移和周邊環境的沉降均在設計要求范圍內。其成功建設，可為今后類似基坑施工提供借鑒。施工中有以下幾點體會：

（1）通過在基坑內設置棧橋的方式，解決了施工便道、材料運輸、設備停放等難題，確保了社會交通的通行。

（2）工程所采用的棧橋體系，與圍護結構、工程樁、支撐體系相結合，提高了基坑支撐體系的安全性。

（3）在周邊環境復雜的軟土區狹長深基坑開挖中，半蓋挖法的施工效果良好，在保證施工安全和環境保護要求的同時，可大大緩解上部交通壓力。