浅谈窄小坝体下的相邻深基坑同步施工技术

罗永

（上海建工七建集团有限公司，上海 200050）

目前单个独立深基坑的施工经验较为成熟，但对含群坑状态下同步开挖的情况，特别是两个基坑间存在后开挖的极其窄小的坝体时，此工况还是比较少见。这里，通过以某相邻深基坑工程为例，根据不同工况进行方案的优化，合理地进行施工组织，解决相关施工难点，探讨窄小坝体下的相邻深基坑同步施工技术。

1 工程概况

本项目为七宝生态商务区上坤中心项目，位于上海市闵行区七宝镇，北侧为上坤路及绿化轴公建项目，南侧为预留空地，东侧为上海报业文新地块，西侧为华发地块。本项目实施期间，上述周边三个工程同步进行实施，如图1 所示。

图1 基坑周边环境

1.1 基坑概况

本项目基坑安全等级为一级基坑，自然地面相对标高-0.550m，开挖面积12535m2，东西长度约110m，南北长度约130～170m，基坑开挖深度14.75m，局部深坑16.25m。围护采用排桩+三轴搅拌桩止水帷幕形式，局部坑底有深坑和裙边加固，水平设置三道混凝土支撑，围护排桩和立柱桩均为钻孔灌注桩，如表1、表2所示。

项目周边的基坑边线与本基坑的位置关系，如表3 所示。

表1 基坑围护桩参数 单位：mm

表2 基坑支撑参数 单位：mm

表3 周边基坑位置 单位：m

1.2 东侧基坑概况

本工程东侧相邻的报业项目地块（以下称东基坑），地下室3层，大面积开挖深度约14.2m，围护体系也与本工程相同，相关围护体系参数与本工程类似，双基坑支撑平面图如图2、图3 所示。

2 基坑相互影响关系分析

根据周边基坑相对位置，结合围护形式，北侧及西侧基坑距离本基坑已超过2 倍挖深接近3 倍挖深，对本基坑的开挖造成的变形影响比较低，可以不作为主要影响因素进行分析[1]。而东侧基坑与本基坑距离极近，基坑相距最大处12.2m，最近处仅有10m，相邻基坑的间距仅有0.7～1 倍开挖深度，此时基坑开挖对围护的变形影响最大[2]。

图2 基坑首道支撑平面

图3 基坑第二/三道支撑平面

双坑中间坝体区域为后施工的地下一层结构，有25%面积的坑内加固，内设φ800@2400 的隔离桩，桩长20m，双坑之间地表由300 厚混凝土盖板及连梁连接，坝体围护剖面如图4 所示。

图4 中间坝体围护剖面

3 基坑施工难点

（1）两个基坑开挖面积分别为12535m2、19867m2，开挖深度均为15m 左右，属于深大基坑，对基坑自身安全及周边环境保护要求非常高。加之工程处于上海软土地区，开挖面属淤泥质土，土质差，两个基坑距离极近，一方土体开挖卸载势必引起另一方围护结构变形，成为威胁基坑安全最大的隐患。

（2）东基坑开工及挖土时间略早于本基坑，在前期方案策划及首次专家评审时，要求两个地块同步施工，施工组织的难度非常大。由于是两家各参建单位均不同，如何安排挖土时间，如何控制分块及支撑施工，如何采取措施控制基坑变形，如何协调组织以保证开挖安全，是整个工程最大的难点[3]。

4 基坑开挖工况分析

4.1 工况分类

根据双基坑施工进度主要可分为以下三种工况。

工况一：本工程基坑独立开挖，对方围护施工完毕不动。

工况二：两基坑同时挖土做支撑，同时拆撑施工地下室结构。

工况三：两基坑同时施工，考虑基坑体量略有不同或其他不确定性因素导致施工速度不一致，存在错层施工。

4.2 工况比较

经过协同设计院二维有限元平面应变模型进行分析后，基坑开挖到坑底时基坑水平位移、垂直位移及灌注桩弯矩均达到最大值。通过工况二、工况一对比，两基坑同时开挖、同时拆撑施工地下室结构，会导致基坑外侧围护体位移、受力增大，但两基坑临近区域围护桩位移、受力会减小；通过工况二、工况三对比分析，两基坑不完全同时施工对外围围护桩变形及受力影响不大，两基坑临近区域围护桩受力及变形会有一定加剧，但总体都在围护桩所能承受范围之内。这与相关相邻双基坑开挖间距对围护结构及地表沉降的影响结构分析结果即类似也有所不同[4]，故要求两个基坑开挖尽可能的同步进行开挖且错层不允许超过一层[5]。

5 围护的优化与加强

5.1 中间坝体支撑优化

由于前期设计方案考虑的是两个基坑完全同步施工的工况，故首道支撑需通过连梁盖板相连。目的考虑同步变形，但未考虑现场实际进度与变化，本地块开工进度是晚于东侧基坑的，开始工况已发生变化。

故在首层土方开挖完成后，重新研究两基坑开挖有无连梁对比、开挖土层最优及最不利顺序，结合现场监测结果对比验证分析后，连梁能够很好限制一侧围护顶部的位移，而对其最大位移控制意义不大，对远端一侧围护结构的变形几乎没有影响。总体来说由于连梁仅设置在围护结构的顶部，对围护结构最大变形控制意义不大，同时连梁的设置可能会限制围护结构由于昼夜温差的膨胀。考虑到两个基坑已开挖至第二层土，连梁的设置对其后续变形的作用不大，基于上述两部分原因以连梁的连接考虑取消。

5.2 围护加强及应急措施

为了减少围护体系的变形，采取了以下加强措施：①适当增加中间坝体坑内搅拌桩暗墩加固的体量，由25%区域增加至35%，提高基坑开挖期间坝体土体整体性；②支撑平面布置适当进行了加强，首道及第二道撑东侧边桁架增加了200mm 厚钢混凝土盖板，增强了东侧边桁架，提高了东西向对撑的整体刚度；③两侧坑内设应急型钢换撑斜抛撑预埋件，可视后期两基坑监测变形情况，在位移报警超过一定限度时及时架设。

6 基坑开挖措施

6.1 开挖时间与控制要求

由于东基坑开始施工时间早于本基坑，故本基坑必须按抢工的思想进行组织施工，以确保在双基坑第二皮土开挖时保持同步节奏。在开挖更深的第三及第四层土时，两个基坑相互影响加剧，此时是周边土体应力释放的过程，土体自身变形、流动从而达到应力场重组。而在实际施工时不可能完全做到理论上的同步，经分析要求开挖分块错开范围不超过10m 即可，此时即可减少围护结构的最大变形与周边地表沉降。

6.2 优化分区分块

原方案，二、三、四层土方开挖分为较多小块，要求先形成东西、南北向对撑，最后形成角撑，具体顺序为1#→2#→3#→4#→5#→6#，如图5 所示。在常规独立基坑开挖时较为合理，但是施工周期较长，且不利于与东侧基坑形成同步，结合开挖时间与方向的要求，进行如下调整，1#、2#→6#→5#、3#→7#、4#，如图6 所示。一方面是与东基坑同步同向南开挖；另一方面是减少分块数量提高开挖效率，尽早形成支撑。

图5 原方案分块

图6 优化后分块

6.3 调整支撑混凝土强度

混凝土支撑的传力在发展到一定强度才有效果，在每层土开挖完毕时，由于混凝土浇筑后至达到设计强度有一定的时间，此段时间也是围护变形发展的主要时间区段。为了减少开挖面暴露后的一段时间内基坑的变形发展，需加快支撑的早期强度，故混凝土支撑在由C30 调整为C45 早强，根据同条件试块结果，一般在3d 后即可达到C30 的70%左右，可以有效控制基坑的变形。

6.4 垫层加强

开挖至最后一层土后，垫层作为最后一道支撑的作用尤为重要，垫层为150 厚C15 素垫层，早期强度较低，垫层完成至基础大底板的形成时间最长，此期间是基坑安全风险最大的时候。通过分析利弊，采取加强垫层的方式。①在基坑边10m 范围调整为250 厚C30 垫层，目的通过增加自重起到的被动式土压力作用增加，减少围护体坑底以下变形与隆起可能；②提高强度垫层并增加配筋，并通过与灌注桩包围连接，提高垫层整体性与刚度，可有效减少围护体变形。

6.5 换撑方式调整

两个基坑间坝体范围内是后施工的地下一层连通道，地下一层的楼板与连通道底板相连。施工至地下二层时，原设计采用的是常规混凝土传力板：①施工量较大工期慢；②需凿除混凝土传力板施工加腋底板，浪费人力及材料。为保证两个基坑地下结构施工同步，综合考虑进度、施工质量与设计商议优化为型钢换撑。即在与连通道底板相接范围预留底板钢筋，采用机械连接接头；在外侧连续设置300 宽300 厚混凝土挑板与侧墙同时浇筑，中间水平向连续设置3 厚止水钢板，挑板与围护桩间设置20#b工字钢传力杆，间距1200mm，保证每根桩均进行传力。如图7 所示，即解决了结构换撑问题，又解决后续施工搭接问题。

图7 B1 层楼板换撑节点

6.6 信息沟通及数据共享机制

两个基坑均为深大基坑，相互施工组织与协调尤为重要，各方必须保持信息同步与共享，以第一时间了解现场工况极分析解决现场出现问题。从首层土到土方开挖完毕时间的控制，从首道支撑的施工到支撑拆除与换撑的形成，从开挖的流水分块到开挖节奏的控制，从围护体到水位变化的监测信息的交流，在整个施工期间，两家施工单位同甲方、设计、监测建立信息共享机制，通过建立微信群、每日沟通会、每周分析会，及时分析现场施工工况、施工进度、基坑监测数据，有效指导了基坑施工的顺利推进。

7 结束语

通过对本工程基坑施工的支撑优化、开挖时间控制、开挖分块调整、施工技术措施改进等相关研究，同时在各参建单位的紧密协调下，及时进行信息共享，解决了窄小隔离坝体相邻深基坑情况下同步开挖施工的难题，保证了相邻基坑的施工安全。