中心城区复杂环境超深基坑支护结构设计

米福生

上海谢亿民结构设计事务所有限公司，上海 200000

中心城区建设项目，场地狭小，并且周边往往有地铁隧道等影响因素，深基坑支护技术不仅要确保挡土、稳定边坡的要求，还要满足周围已有建筑物、地下管线及道路的变形控制的要求［1］。超深基坑开挖和施工过程中支护结构的设计，必须充分考虑这些因素，采用数值模拟方法，选择最优方案。

1 工程概况

项目位于上海市中心城区，建筑高度174.75m，为一类超高层建筑。基地面积约6000m2，地下为五层深地下室，基坑开挖深度为-22.7m，最深基坑达-26.45m。

1.1 周边环境

项目南侧为南京路，基坑边缘距道路红线距离为5m，道路下有多条市政管线。并且该侧有地铁隧道经过，地铁隧道边线离基坑内侧边线约为15m。项目东侧为既有建筑物（局部存在开裂及变形），距本地下室内边线约8.5m。施工开挖时必须考虑监测保护措施。

1.2 工程地质

本工程地层自上而下为冲积，河口-滨海，主要由粉质粘土、淤泥质粘土和砂质粉土组成。其中第②层、第③层、第⑤2层、第⑥层为粉质粘土，夹少量粉砂。地层结构比较松散，透水性较强，在动水作用下容易产生流砂等不良地质现象。

2 基坑支护设计方案

2.1 数值模拟

上海地区属于软土地区，软土地区的基坑变形具有发展速度快、变形量大、变形稳定所需时间较长等特点［2］。为保证施工安全，经多方案比选，决定采用两墙合一逆作法施工方案，将部分地下室水平结构作为基坑水平支撑的方式。

该项目基坑开挖最大深度为22.30m，用厚度1000mm的地下连续墙作为基坑支护结构，地下连续墙长度35m，墙顶标高为±0.00m。从上到下共设置6 道支撑。采用数值模拟方法对支护结构安全性进行计算，对基坑整体稳定、墙底抗隆起、坑底抗隆起进行了验算，验算结果满足要求。

2.2 支护结构

采用地下连续墙作为基坑支护结构，槽段共46 幅。主楼部分地墙厚1.0m，深度35m，近万象商都及地铁隧道位置，深度36m 和39m。为提供地下连续墙的整体性和兼顾止水作用，在地下连续墙内侧槽段接头处设置了壁柱，壁柱亦可增加地下连续墙竖向承载能力。

2.3 地铁及临房侧基坑加固

为确保地铁隧道的结构安全，在基坑内侧沿地下连续墙进行深层搅拌桩加固，在基坑南侧沿地下连续墙在坑外侧进行深层搅拌桩加固。基坑内侧加固宽度为6m，深度为5m；其中地铁隧道边基坑30m范围底板下全部进行加固，加固深度为底板下4m。在搅拌桩与地下墙基坑壁之间的空隙，采用压密注浆加固。

本工程东侧建筑已出现既有裂缝和变形，出于安全考虑，在该侧基坑外侧2m 范围内进行压密注浆，对土体进行加固。注浆深度为标高-12.0m至-26.0m，加固长度约为42.5m。注浆点约86 个，每个注浆点每米深度水泥用量为125kg，水灰比为0.5，每个注浆点孔距为1m。

3 沉降、位移、变形监测

基坑开挖和支护结构施工过程中，利用传感器和采集仪对基坑及其支护结构的应力和变形进行实时同步监测，通过对监测数据分析，可以评估基坑和支护结构的安全性，对可能出现的风险进行预测，避免事故发生和保障施工顺利进行。

3.1 支护结构自身监测

在地下连续墙顶部设置沉降观测点和位移观测点，在相应位置地下连续墙内埋设测斜管监测地下连续墙体的变形。监测要求为：顶部的沉降与位移:10mm；测斜:15mm；地下连续墙与立柱桩的差异沉降:10mm。

3.2 地铁监测

监测内容为：地铁车站侧水土压力及地铁车站的变形监测：隧道监测的基准点设在基坑两侧90m 处，整个隧道的检测范围取为130m。监测报警值为：水平位移≤10mm、垂直位移≤10mm。

3.3 周边建筑物的监测

监测要求：临近建筑物沉降：15mm、建筑物的倾斜度不得超过1/500。在周边监测建筑物上设置沉降观测点和建筑物垂直度观测点进行监测，并由具有相应监测资质的监测单位按时监测并上报监测成果资料。

4 结束语

通过对设计方案的理论计算及实际验证，总结出以下经验可供类似项目进行参考：

（1）对于超深基坑，应根据项目结构、地质、水文及周边环境，采用数值模

拟方法，验证支护结构的安全性，择优选择基坑支护设计方案。

（2）地下连续墙既可以在基坑开挖和地下室施工阶段用来挡土、止水、防渗，

同时又可以作为地下室外墙，节省施工周期和成本，取得了良好的技术和经济效果。

（3）靠近地铁隧道基坑采用深层搅拌桩加固是一种有效的方式，能够保证地

铁隧道的安全和稳定。对紧邻建筑物测地基进行压密注浆提高土体强度能够有效保护建筑物安全。