某邻近地铁深基坑工程变形实测分析

徐晓勇

（杭州市望江地区改造建设指挥部,浙江 杭州 310016）

1 工程概况

某工程位于上海某学校内部，地处市区繁忙地段，学校内部施工对噪音等有一定特殊要求。基坑东侧位于地铁50 m保护区范围内，紧邻正在运营的地铁7号线；南侧的历史保护建筑年代久远，北侧邻近的居民住宅对变形敏感，西侧为某医院门急诊楼。基坑形状为矩形，东西向长约180 m，南北向宽约55 m，开挖深度为约12 m，基坑总面积约9 900 m2。

根据该工程在工程地质条件、环境保护要求高、周围建筑对变形敏感，以及地铁相关主管部门的要求[1-3]，结合长三角地区大量类似项目的深基坑工程实践经验，为确保该基坑工程安全性，特别是确保邻近地铁和周边保护建筑的安全，总体设计方案采用地下连续墙作为基坑开挖阶段的挡土隔水围护墙，内设二道钢筋混凝土水平支撑[4-5]。

1.1 工程地质条件

该工程场地内较为平坦，地貌类型属滨海平原地貌。场地浅层地下水属潜水类型，稳定水位为0.5～1.2 m。场地的工程地质条件及基坑围护设计参数如表1所列。

1.2 周边环境介绍

在该工程基坑工程影响范围内的建筑物主要有：西面为某医疗综合楼，南面为历史保护建筑，东面为学校教学楼，北面为大量居民住宅，具体建筑物概况及该工程地下室外墙与各幢建筑物之间距离及建筑物概况详见表2所列。

表1 土层物理力学性质综合一览表

根据规划图纸，测得地下室东侧外墙边线距离地铁站外墙边线约40 m，与该工程邻近的地铁区域为站台与隧道的交接部位。该区域地铁车站和区间隧道埋深为17 m，靠近地铁车站侧的该工程基坑挖深是12 m。该基坑工程位于地铁运营线路50 m保护范围之内，确保正在运营的地铁安全是该基坑工程的重点和难点。图1为基桩与地铁相对关系图。

2 基坑围护设计及施工简介

该工程基坑开挖深度较深，紧邻保护建筑和正在运营的地铁，因此对于东侧和南侧环境条件敏感的区域采用厚度为1 000 mm的地下连续墙，对于西侧和北侧区域地下连续墙厚度取800 mm。支撑采用混凝土支撑，支撑的平面布置采用南北向对撑+角撑，并设置边桁架的形式，采用二道混凝土支撑，支撑中心标高分别为-1.00 m和-7.00 m。首道撑主撑断面为800 mm×700 mm，第二道撑主撑断面尺寸为1 000 mm×800 mm。

表2 邻近建筑物概况一览表

图1 基坑与地铁相对关系图

地下连续墙槽段分幅宽度一般约6 m，局部敏感区域分幅宽度长度为5～5.5 m，共66幅。槽段接头采用施工工艺成熟的圆型锁口管柔性接头。为保证地下连续墙成槽的可靠性，防止地下连续墙成槽阶段对周边环境的影响，采用三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固。

为了有效地控制地下连续墙的水平变位，尤其是西侧位于地铁50 m保护区的范围，采用三轴水泥土搅拌桩满堂加固。其它区域采用三轴水泥土搅拌桩加固，呈格栅布置，基坑四周整体形成裙边。基坑围护平面示意图如图2所示。

图2 基坑围护平面示意图

同时为减小重型土方车辆行驶对邻近保护建筑和管线的不利影响，经各方充分协商，在基坑内部设置混凝土栈桥，严禁重型车辆在栈桥区域以外行驶，同时为加快施工出土速度，采用环通栈桥，形成多重回路。

结合该基坑工程东西向长，南北向短的形状规则，且地铁保护区位于东侧的特点，根据后浇带和支撑高度分布情况划分为三个施工区和三层共计9个大段，“分区、分层、分段”进行开挖。开挖总体顺序由东往西依次为：一区→二区→三区。每块土方开挖到标高，立即浇注混凝土支撑（或底板）。混凝土浇注完成后，方可进行下一块土方开挖，直至底板浇注完成。严格控制基坑一次性开挖面积，降低土体开挖对周围环境的影响。

从工程实施情况来看，现场施工顺序及重要的时间结点如表3所列。

表3 施工工况一览表

3 基坑工程变形实测分析

对基坑工程自身及周边保护建筑的沉降观测贯穿于基坑工程土方开挖的全过程，包括基坑内搅拌桩加固及槽壁加固、地下连续墙施工及基坑开挖（含降水）等阶段。在周边建筑物上均设置沉降测点。

3.1 基坑地下连续墙的变形规律

基坑地下连续墙的侧向变形规律能较全面地反映基坑自身变形情况。图3为基坑东侧地下连续墙有代表性的测斜点CX3、CX4在各个工况下的侧移。Stage4时基坑土体开挖至-2.2 m，此时连续墙各测斜点的变形呈现出类似悬臂梁变形的特征，由于周边留土的作用，连续墙的变形很小，最大变形只有3.1 mm，位于CX4测点处。Stage5时完成地下室顶板浇注，并开始发挥支撑作用，地下墙变形增长不大，变形仍类似悬臂梁变形的特征。Stage6时基坑土体开挖至-7.2 m，此时开挖面已进入第④层灰色淤泥质黏土，连续墙的变形迅速增大，最大侧移深度位置位于基坑开挖面以下一定深度。该工况连续墙的最大变形为13.58 mm，较上一工况最大变形增长了3.5倍。Stage7时基坑土体开挖至-9.9 m，局部集水井深-11.4 m，此时连续墙变形迅速开展，最大变形为21.46 mm，位于CX4测点处。Stage8时浇筑基坑底板，连续墙各测点的变形变化不大。

图3 地下连续墙CX3、CX4测点沿深度侧移曲线图

3.2 周边建筑沉降实测及分析（见表4）

总体上，从邻近建筑物在工程全过程的历时沉降可以看出以下特点：（1）由于开挖前对邻近历史建筑预先采取了基础托换加固等保护措施，有效地控制了基坑开挖阶段的建筑物沉降；（2）天然地基临近建筑沉降各阶段明显大于桩基础临近建筑，应加强保护；（3）从工程全过程的沉降观测数据可以看出，该工程中地下墙施工阶段最大沉降量和沉降速率都大于基坑开挖阶段，这与该工程中地下墙施工的同时伴随着工程桩的施工也存在一定联系。

4 结语

某基坑周边临近地铁、优秀历史建筑、居民住宅等，环境保护要求很高，该基坑工程在设计和施工方面的成功经验可为类似工程提供有益的参考。通过对周边建筑在基坑工程全过程的变形监测可以看到：

表4 周边建筑物不同施工阶段沉降速率对比表

（1）基坑工程采用地下连续墙的支护方案施工，并通过设置坑内被动区加固等有效措施，减少了周边建筑在基坑开挖期间沉降，从侧向位移等监测数据来看，较好地确保了地铁运营安全。

（2）历史保护建筑在邻近基坑工程进行前，首先采用了组合桩进行全面基础托换加固，提高了老建筑基础抵抗不均匀变形的能力，达到了保护的要求。

（3）历史建筑在地下墙施工阶段引起的周边沉降量是不容忽视的，在实际工程中，要加强对这一阶段周边建筑物的变形监测和预警工作。

（4）桩基础建筑抵抗变形能力大于天然地基建筑，因此，在实际工程中，应注意加强保护临近天然地基建筑。

[1]上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例[Z].2002.

[2]叶强,吴庆令.某深基坑工程的监测分析与变形特性[J].岩土工程学报,2010,32(S2):541-544.

[3]刘征.临近历史建筑的深基坑设计与施工[J].地下空间与工程学报,2009,5(S2):1653-1659.

[4]李俊,张小平.某基坑位移、沉降和内力实测结果及预警值讨论[J].岩土力学,2008,29(4):1045-1052.

[5]徐中华,王卫东.深基坑变形控制指标研究[J].地下空间与工程学报,2010,6(3):619-626.