复杂环境下深基坑安全因素分析及应用★

潘 明 根

(1.上海久岸置业有限公司，上海 200031; 2.上海市非开挖建造工程技术研究中心，上海 200433)

1 工程概况

1.1 工程简介

本项目位于上海市徐汇区，项目由于地铁建设需要，将东侧Ⅰ区地下部分作为地铁车站出入口，共设3个出口，先行施工并投入使用。后期本项目建设时，需要面临对车站的保护，以及地铁车站出入口大量客流的安全防护。

本工程基坑面积约7 800 m2，分为两个区域，其中基坑面积约2 050 m2的地下两层结构为地铁代建区域。目前已施工完毕，且已投入运营。本次建设区域为Ⅱ区，共设置3层地下室结构，今后地下2层区域与地铁站厅层连通，基坑普遍区开挖深度15.4 m。

1.2 周边环境

本基坑东侧与地铁站厅结构衔接，Ⅱ区地下室距离地铁隧道下行线外边线最近约34.6 m，处于地铁保护50 m范围界限内。

基坑南、西、北三侧均为居民住宅，均采用浅基础形式，地下室外墙距离用地红线约6 m～12 m。

2 地下工程施工安全因素分析

2.1 深基坑施工安全因素

从深基坑施工角度，本工程存在以下安全风险因素：

1)地质风险。本工程开挖范围内存在厚度达到12 m的软弱土层，土强度低，易扰动，在基坑开挖时易产生变形。另外间歇存在③夹层，该层易渗水，并可能产生流砂现象，对于基坑施工较为不利。

2)与车站共墙的风险。a.围护搭接不良产生渗漏及涌土。Ⅰ期已完成地下室施工，经资料比对及与施工人员深入了解，部分资料与竣工图有一定差别，尤其是Ⅰ期地墙接头未甩出，新老地墙衔接位置无法有效搭接，容易出现渗漏及涌土现象。b.共墙段配筋不足产生破坏。Ⅱ期借用Ⅰ期分隔墙作为围护墙，但该墙体仅0.8 m厚，而Ⅰ期及Ⅱ期除分隔墙外其余墙体厚度均达到1 m厚，工况上的不同及受力模式的不同很容易造成共墙段配筋不足。

3)长时间停工风险。本工程处于居民区，居民对于工程的施工有着较强的反感心理，在对外关系处理不当时，极易引发停工风险。

当桩体被上拔的瞬间，桩体因周围射流与底缘之间出现空隙，空隙无法及时补气，此时易产生负压，会使桩体底缘处的水压力脉动性增强，产生下吸力。桩底下吸力参照《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74—95）中，闸门底缘部分的平均下吸强度20 kN/m2计算，则桩底下吸力P为4 kN。

另外，工程建设期处于上海进博会召开之际，在此期间也存在停工风险。但深基坑停工极易引发自身及周边安全风险。

2.2 周边环境安全因素

1)地铁车站、隧道区间变形风险。地铁车站,尤其是隧道对于变形极为敏感，车站与隧道软硬接口极易变形，隧道管片与管片之间由于差异沉降引发的错台也容易引起隧道渗漏，管片自身的竖向压缩及横向变形也容易造成管片碎裂。

2)周边房屋沉降变形风险。本工程周边有多幢浅基础居民楼，浅基础对于变形较为敏感，不均匀沉降下容易产生开裂，影响居民正常生活，在西侧部分房屋倾斜度已达到0.7%，接近倾斜变形极限。

3)地铁出入口人流安全风险。本项目被车站及房屋包围，仅有的出入口需要经过地铁车站，此处共设置3个出入口，大量施工机械的进出影响人流安全，后期上盖项目需要直接在车站上部进行结构制作及安装，出入口直接暴露于施工范围内，严重影响进出车站人员安全，如何防范车站进出人员的安全成为本项目的最大风险点。

3 对策及应急措施

3.1 已建结构实地探查及分析

1)地墙接口实地探查。已建结构地墙接口位置未甩接头，实际施工时地墙也有外放距离，这就需要实地探摸地墙位置，了解真实位置，考虑机械施工操作距离，在空隙位置设置1根围护桩挡土，并采用MJS进行止水，防止涌土及渗漏风险。

2)共墙段探查分析。共墙段地墙厚度薄，Ⅰ期承受三角形分布的土压力，而Ⅱ期则承受水平集中荷载，受力模式不同造成配筋量的差别。在经过设计核算后，在Ⅰ期设置斜抛撑作为第三个支点(见图1)。

Ⅰ期斜抛撑主要作为第一道支撑拆除时防止围护悬臂过高而设置的临时手段，施工质量不能与永久结构相比。为此进行实地探查，发现斜抛撑由于分隔墙变形沉降已产生了较大的破坏，混凝土已碎裂，无法使用，需要重新设置钢支撑系统作为支点，在无空间位置采用在地下2层位置设置钢支撑支点，保证分隔墙受力处于安全可控范围内。

3.2 周边环境安全防范措施

1)地墙槽壁加固防止渗漏风险。地下连续墙内外侧设置三轴搅拌桩槽壁加固(见图2)，采用外侧搭接一孔，内侧搭接250 mm的方式，水泥掺量为20%,既可以加强地墙成槽质量，后期也可作为地墙的一道防水，有效避免了开挖过程中地墙因渗漏引起的周边环境变形。

2)基坑内部裙边加固提高土体抗变形能力。在基坑四周采用三轴水泥土搅拌桩进行被动区加固，采用抽条与裙边加固结合的形式，加固与地墙间空隙处用旋喷桩填充处理。有效加强了坑底土体强度，减小坑底软弱土的侧向变形，防止周边居民楼的沉降及倾斜。

3)加大栈桥面积加快基坑施工减小变形累计。本工程位于市中心，场地狭小，需大量使用栈桥体系进行车辆回转、加工场地的布置。故将栈桥面积加大(见图3)，栈桥板厚增至300 mm，重车可直接从出入口行走至基坑栈桥上，避开居民楼区域，有效减小了周边房屋沉降。同时栈桥面积加大，加快了土方开挖及支撑换撑的速度，可减小累计变形量。

4)居民住宅侧设置隔离桩减少施工影响。隔断采用小直径钻孔桩的方式，桩底穿过软弱的淤泥质黏土层进入⑤1-1层。通过承受施工引起的侧向土压力和差异沉降引起的摩阻力，减小基坑施工对周边环境的影响。

3.3 车站出入口安全防范措施

本工程有3个出入口，人流密集，基坑阶段大型机械出入，今后在车站出入口上部施工，吊装施工对下部出入口有较大风险。为此，在车站出入口位置设置防护棚(见图4)，保障人员不受零星坠物打击。在出入口位置派专员进行疏导，防止人流受进出机械影响。此外，选择人流较少的夜间进行混凝土浇筑及大型设备吊装，必要时向地铁管理部门申请临时关闭部分出口，引导人流安全进出。

3.4 长时间停工风险防控

本基坑在开挖至第二道支撑时，恰逢进博会前夕，是继续向下开挖抢第三道支撑还是保持目前第二道支撑位置停工成为了本工程难以抉择的问题。考虑到原材料及出土难以控制，造成第三道支撑不能及时形成支撑体系，对地铁及周边房屋产生风险。在经过分析与评估后，认为基坑目前停工自身安全不存在风险，且较浅的挖深对于周边环境的影响也较小，经过多轮分析后最终决定暂时停工，防范风险。

在停工36 d后，复工开挖第三段土方时，重新进行了评估，防止长时间停工导致基坑产生较大变形。最终，历时6个月完成基础底板的浇筑。

4 结语

本文通过对深基坑安全因素的分析，采取钢管斜换撑传递荷载，加强评估监测及合理的清障措施，确保了临近地铁深基坑结构的稳定，顺利完成了基坑的开挖，保证了地铁的正常运行。

深基坑施工应对周边环境安全因素的分析，针对不同因素引发的环境安全问题，通过围护体系、挖土方式、客流安全引导、全方位监测等措施，杜绝安全事故发生。