上海软土地区某深基坑施工周边环境影响分析

张 俊

（上海众材工程检测有限公司，上海市 201209）

0 引言

城市深基坑施工对周边环境产生直接影响，而淤泥质软黏土底层条件下的深基坑施工，对环境影响更为敏感[1-3]。该工程施工中，通过对施工全过程监测，进行信息化施工，及时掌握了各种变形监测数据[4]。在此过程中，通过各种监测数据和施工工况，分析和研究深基坑施工中各种影响因素所起的作用，找出各环节的影响程度，并提出对策，以期对类似工程有一定指导意义[5]。

1 工程概况

2 地质条件

地貌特征属于上海地区四大地貌单元中的滨海平原类型。场地西北角为易初莲花停车场，东南面为空地，整个场地平坦。

在基坑开挖深度范围内涉及的地基土主要在第①1、①2、②1、②2、③、③夹层，处于基坑底部的地基土为③层灰色淤泥质粉质黏土。该层地基土的土质软弱。场地内土层分布如表1所示。拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发，并随气候的变化而变化。潜水地下水静止水位埋深在1.20～1.70 m，相应标高为3.04～2.26 m。拟建主楼及街道商办楼场地内有近东西向的暗浜分布，暗浜的最大宽度在15 m左右，最大暗浜深度达4.30 m，在次地段缺失②1、②2层地基土。场地土的主要物理力学参数见表1。

表1 工程地质情况表

3 基坑施工对周围环境影响分析

3.1 周边环境

基坑东临一大型超市易初莲花的重型车通道，有两个煤气阀，一个煤气调压站，该侧距基坑较近且高出基坑表面2 m。南侧为高层居民楼，管线密集。西侧为交通主干道，临近基坑路边为自来水管道、污水管道、电力管线，路中央绿化带下为煤气管道，远离基坑一侧路边为通讯管道。由表1可见，基坑所在场地地质条件复杂，多为软弱土层。在基坑开挖底部的地基土为表1中灰色淤泥质粉质黏土。该层地基土的土质软弱，将对基坑的稳定性产生不利影响。

3.2 测点（孔）位布置

该工程监测的主要内容包括：（1）支护结构外部深层土体位移；（2）支撑体系轴力监测；（3）水位监测；（4）临近建（构）筑物及市政管线的沉降监测；（5）支护结构顶部沉降；（6）支撑杆件和钢立柱垂直位移。各测点（孔）位布置情况见图1。

图1 测点平面布置图

3.3 施工过程

该工程地下2层,地上14层,基础埋深8 m,桩基,主体框剪结构，基坑最大开挖深度8.9 m，地下水位埋深1.2～1.7 m。基坑支护采用钻孔灌注桩加双头深层搅拌桩止水帷幕的联合支护方式。为减小开挖过程中支护结构变形，设置钢筋混凝土支撑和刚支撑。基坑的开挖分为三步，具体的施工工况见图2。

图2 基坑开挖支护施工图

3.4 分阶段环境影响分析

根据工程各工序先后顺序及各项施工监测数据进行全过程分析。

3.4.1 基坑土体加固

搅拌桩施工期间，从图3环龙路沉降曲线可以看出，在此阶段整体仍为沉降趋势，但有先隆起后沉降的现象。从搅拌桩的机理来看，其挤压作用明显，先隆起现象应是搅拌桩挤压坑周土体，使坑周土体向坑外变形，从而引起围墙外西侧道路土体受压隆起。

该检测系统中采用的微波固体流量计可被视作发射单频连续波的厘米波雷达传感器，因而可根据雷达理论和多普勒效应理论来推导多普勒频率和岩屑颗粒运动速度关系表达式。

图3 西侧道路测点沉降时间曲线

由图4可以看出，在此期间从东侧重型车道处沉降曲线可以看出无明显隆起现象，原因一方面受地面超载影响，抵消了部分压力，另一方面该处高出基坑表面2 m，影响会减弱。

图4 易初莲花测点沉降时间曲线

3.4.2 土方开挖前基坑降水施工及第一层土方开挖

从基坑降水施工开始至土方开挖这一时间段，坑周水位监测曲线显示，坑周地下水位除最初有所下降外，整体上很稳定，略有上升。

在施工期间，坑外水位变化基本稳定，水位的涨落随降雨和基坑内部抽水的影响上下波动，基本维持在500 mm/d的预警范围以内。图5为3#东水管地下水位时间曲线。

图5 地下水位时间曲线

由图5可见，地下水补给造成坑周地下水的短暂积聚而使水位升高，也由此反映出双轴深层搅拌桩止水帷幕效果很好，坑内降水未对坑外地下水位产生明显影响，也基本排除了此阶段坑外水头下降引起的地层下沉因素。

在此期间破除了坑内原有的混凝土路面，很快安装了第一道钢筋混凝土支撑。

此阶段沉降主要是坑内降水及第一层土方开挖联合作用的结果。

3.4.3 基坑开挖

从各项监测数据反映，在此阶段，对周边环境带来的影响尤为突出，累计变形值及变形速率都较前期任何一个阶段大。

从基坑周围管线的沉降变形来看，受基坑开挖影响非常明显，尤其是在6月25日至7月10日第三层土开挖期间，虽然开挖速度要明显小于第二层土开挖速度，但由于土质软弱，施加的预应力损失较大，其变形处在一个急剧加速的状态，沉降速率都在2 mm/d以上。在基坑开挖结束后，东侧最大沉降量达到了70 mm多，已经远远超过管线的报警值。

坑周管线反映了如下规律：超载大的一侧沉降量较大。以7月22日监测数据为例，由表2、表3可以看出，东侧管线的沉降明显大于与之对应另一侧路上管线的沉降。这一方面与此侧距离基坑较近有关，另一个重要的因素是路面超载的影响。在基坑开挖结束后，东侧最大沉降量超过70 mm，已经远远超过管线的报警值。在建设单位的积极协调和努力下，对变形的煤气管线进行了维修，确保了管线的正常运营，避免了不必要的经济损失。

表2 重型车道一侧7.22管线测点沉降值（单位：mm）

表3 西侧道路管线7.22管线测点沉降值（单位：mm）

虽然周围土体受基坑开挖影响较大，但由于周围建筑物如乔顿花园小高层等均系桩基基础，这对基坑和建筑物本身的稳定无疑是最理想的。建筑物测点最大沉降为0.8 mm（7月12日测值），除去监测误差，可以认为基坑开挖对周围小高层建筑物的影响是极其微小的。

但是，由于路面沉降较大，以乔顿花园为例，典型点最大沉降达30 mm，因此不均匀沉降造成了台阶与主体结构间沉降缝拉开，路面明显开裂，引起了部分业主恐慌。在与甲方及时沟通后，很好地解决了这一问题。

3.4.4 内部结构施工

从图6典型点的沉降曲线可以看出，从8月底开始，这一阶段沉降速率仅为0.13 mm/d，靠近基坑周边环境变形情况基本上趋于稳定，变形速率趋于平缓。由此可见，结构底板的及时封闭形成了一道强大的支撑，对稳定基坑周边环境的变形起到了比较重要的作用。

图6 乔顿花园测点沉降时间曲线

3.5 重点保护建筑物——易初莲花商场沉降情况

易初莲花超市为3层框架结构，搅拌桩基础，建筑层数不多，但体量较大，距离基坑很近，且地表面高出基坑表面近2 m。

以7月22日为例，在垂直基坑方向上，建筑物上沉降点几乎无沉降，而临近路面车道的沉降达到71.2 mm，差异沉降非常大。正因为其垂直基坑方向上前后较大的差异沉降引起了商场后墙脚与水泥路面的重型车道分离，并且导致了后墙脚一直径300 mm的煤气管道的严重扭曲变形。在与甲方沟通及各方的积极协调、努力下，对变形的煤气管线进行了维修，确保了管线的正常运营，避免了不必要的经济损失。

此外，在顺基坑方向上差异沉降如图7示。

图7 7月22日易初莲花商场顺基坑方向差异沉降

在临近道路沉降巨大及顺基坑方向也有差异沉降的情况下，该建筑物仍基本无沉降。这也表明了这种基础形式的框架结构的抗沉降及抗差异变形的能力是很强的。

4 结语

从最终的基坑和环境变形情况看，特别是从环境变形情况看，基坑的开挖过程控制仍有不足之处，尤其是软弱土层开挖时。

软土深基坑施工中应以控制基坑和环境变形为重点[6,7]，选取合理的设计参数，采取针对性强的技术方案，解决淤泥质软土高含水量、低强度问题，控制围护结构变形，这是根本性的问题，最终通过精心组织、快速施工，全过程控制来达到限制变形、规避风险的目标。

[1]高大钊.深基坑工程（第二版）［M］.北京：机械工业出版社,1999.

[2]王富强.深基坑施工环境影响问题和预防措施[J].黑龙江科技信息，2012（26）：254-254.

[3]LIU GB,NG CW W,WANG Z W.Observed performance of a deep multistrutted excavation in Shanghai soft clays[J].J Geotech and Geoenvir Engrg,ASCE,2005,131(8):1004-1013.

[4]龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[5]刘建航,候学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[6]王缉成.深基坑施工中的环境保护探究[J].科技之友，2010（18）：64-65.

[7]孙铭.深基坑施工特点、环境影响、防治措施及监测[J].中国新技术新产品，2009（6）：56-56.