控制受河道切割主体基坑在开挖过程中变形的施工技术

李玉祥（上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)

1 工程简介

上海市轨道交通 15号线为上海市西部的南北向径向线。线路全长 42.3 km，均为地下线，共设 30 座车站。本工程 15号线 17 标合同工程范围为：祁安路站、古浪路站、武威东路站土建结构。

古浪路站车站主体基坑总长 420 m（分 3 个基坑），宽24～28 m，挖深 17.1～18.8 m，为地下二层车站。基坑示意图见图 1。

图1 基坑示意图

2 设计工况

（1）主体结构安全保护等级：一级。

（2）环境保护等级：二级。

（3）围护结构最大水平位移≤0.3%H。

（4）端头井围护结构最大水平位移 56.4 mm（设计报警值 45 mm）。

（5）标准段围护结构最大水平位移 51.3 mm（设计报警值 40 mm）。

3 地质条件

南基坑中部被（3～10 轴，影响范围 55 m，见图 2）古河道切割（见图 1），⑥层土缺失，替换为⑤3-1号土；地下连续墙底部位于⑦1～2 层内（承压水层），墙趾变形受降水影响较大。

图2 南基坑剖面图

4 基坑开挖方式

古浪路站南基坑开挖方式如下：

（1）首道混凝土支撑浇筑后监测数据归零；

（2）首道混凝土支撑以下共 4 皮土；

（3）第 1、2 皮土平挖，第 3、4 皮土分级放坡。

5 监测数据分析

本次数据分析的基础依据为南基坑 2017 年 7 月 20 日的监测报表，底板于 4 月 28 日浇筑完毕，顶板于 7 月 8 日浇筑完成，基坑变形处于稳定状态南，基坑围护体测斜数据见表 1。

南基坑周长 232 m，共布置围护测斜监测点 16 个。变形最大点为 CX 05，位于基坑中部且地层处于古河道切割区域。监测点平剖面图见图 3。

图3 南基坑监测点平剖面图

表1 南基坑护体测斜统计表（2017 年 7 月 20 日数据）

由表 1 可知：①围护最大变形≥100mm的检测点位有1 个，即 CX 05= 102.80 mm，占比为 6.3%。大部分数据处于常规范围，少部分数据异常偏大；②围护踢脚变形≥50mm的检测点位有 2 个，分别为 CX 05= 58.28mm和 CX 04=56.37 mm，占比 12.5%。墙根部异常变形，多数测点踢脚超 30 mm；②围护踢脚变形经数据分析，地下连续墙根部异常变形，多数测点踢脚占比超 50%。经数据分析，扣除踢脚变形后，地下连续墙自身弯曲变形并不大。

6 南基坑施工过程应对技术管理措施

采用明挖施工法的基坑开挖工程，施工过程会受设计、施工、地下地质条件、周边环境条件及基坑支护体系、施工管控水平等综合因素影响。本工程因受到特殊地质条件（南基坑中部被古河道切割、⑥层土缺失）的部分影响，设计对于地下连续墙深度未做针对性考虑，导致土层缺失位置基坑变形较大。为此，施工过程中项目部采用分段分层开挖，严格控制开挖进度，严禁开挖速度过快、分层过大、超挖等情况发生，并对坑外堆载、地表水体渗漏等进行管控，有效控制变形数据，确保施工的进度及安全[1]。具体技术管理措施如下：

（1）项目部在接到监测数据报警时，立刻组织技术生产人员，分析基坑变形原因，制定针对性措施；

（2）项目部严格遵守时空效应理论，按照挖 3 根撑 2根的原则进行土方开挖及钢支撑施工，基本控制基坑无支撑暴露时间在 12～14 h[2]；

（3）针对南基坑中部古河道区域，主动采取了增加一道钢支撑（8 根）的措施；

（4）严格控制承压水按需降水，增加了承压水水位自动监测设备，保证了承压水的按需降深。

7 北基坑方案调整及实施情况

针对古浪路站因为土层缺失导致的南基坑开挖变形情况，施工单位对南基坑开挖变形的数据分析及技术管理措施的意见汇报给项目公司，由项目公司牵头设计单位、监理单位及施工单位共同研究，采取措施。对后续北基坑及中间基坑在设计支护方案上进行了调整，主要调整如下：

（1）第 3 道钢支撑改为钢筋混凝土支撑，同时在其上方增加一道临时撑。

（2）最后两道钢支撑截面形式为 800 mm×20 mm。

（3）第 2 道及第 4 道钢支撑采用自动补偿系统。

（4）根据+5.05m的地面标高复核支撑体系内力，复算钢支撑预加轴力。

（5）加密监测布点，钢支撑轴力测点隔一跳一布置，指导施工。

北基坑经在调整后的方案实施后，基坑变形得到了有效控制，变形值均满足设计及规范要求，围护结构最大水平位移 44.5 mm。

南北基坑墙体测斜数据对比见图 4 。

图4 南北基坑墙体测斜数据对比

8 结 语

（1）重视不良地质情况下施工方的技术管理措施。对深基坑工程特点应有深刻认识，基坑工程时空效应强，环境效应明显，挖土顺序、挖土速度和支撑速度对基坑维护体系受力和稳定性都具有很大影响。

（2）重视不良地质情况设计方的针对性方案。本工程在地下连续墙深度、厚度和加固设计时未做针对性考虑，导致土层缺失位置基坑变形较大。在南基坑施工过程中，项目部通过一系列的技术管理措施及方案调整，使得变形值未进一步扩大。

（3）基坑工程不确定因素多，应实施信息化施工。项目在地下连续墙、开挖、支护各个阶段采取了实时监测报警，监测点设置符合规范设计要求，使得变形始终处于可控范围。基坑工程项目各方要重视基坑的监测变化，通过监测施工中的土体位移、围护结构内力等指标变化，重视数据变化及其趋势，及时发现隐患，最终确保了基坑工程施工安全。

（4）重视围护体踢脚变形危害。围护体踢脚破坏模式是由于基坑围护墙体插入基坑底部深度较小，同时底部土体强度较低，从而发生围护墙底向基坑内发生较大的踢脚变形，最终导致坑内土体隆起。如果围护体的踢脚变形得不到控制，影响范围将加大、后果就会更严重[3]。