关联深大基坑施工对周边地下构筑物的影响

彭 真（上海市基础工程集团有限公司，上海 200433）

1 工程概况

上海世博会地区 A 片区“绿谷”地下空间工程（A10A、 A10B 地块）地处世博会地区，周边环境复杂，受道路、地下管线等诸多因素制约，对施工环境要求较高。该工程基坑开挖深度深，最深处达到地下 22 m，开挖面积约3.8 万 m2，属大面积基坑施工，项目四周为市政道路、西藏南路隧道、共同沟及管线。

基坑划分成 I、II、III 3 个区，其中邻近隧道侧的 II 区又分为 4 个小区。西藏南路隧道位于基坑西侧的高科西路下方，埋深 20～25m，结构外边线距离基坑边线最近约为9.7 m；盾构机工作井位于高科西路、规划交叉口下方，坑底埋深约 22.5 m，距离本基坑边线最近约 10.4 m。共同沟位于基坑东侧，为高 3.8 m 的钢筋混凝土箱涵，埋深6.0 m，距离基坑边最近 3.0 m。周边主要分布有φ300 mm污水、φ3 000 mm 雨水管、φ200 mm 燃气管，距离基坑围护外边线约 3.6 m、4.2 m 和 8.4 m。据相关管理单位与产权单位要求，西藏南路隧道沉降、收敛水平位移监测控制值为 10 mm，共同沟沉降控制值为 20 mm，管线水平及沉降控制值为 10 mm。

2 基坑施工

2.1 I 区基坑施工

I 区基坑长 236 m、宽约 90 m，与西藏南路隧道的距离约 22 m，设置三道混凝土支撑，采用盆式开挖，先形成对称，再形成角撑，土方开挖完成及时形成底板，底板完成后逐层形成结构板，拆除相应支撑。

I 区基坑北侧主要有市政雨水、污水、煤气、电力管线，西侧距基坑约 22 m 是西藏南路隧道（其中隔 II 区未开挖基坑），东侧距基坑约 130 m 为共同沟（其中隔 III 区未开挖基坑），南侧为空地。土方开挖采取分块盆式、留土护壁进行开挖，限时形成支撑及底板。开挖前设置 6 口降压井及 56 口疏干井，开挖第一、二、三层土，均只开启疏干井，抽取潜水，开挖第四层土至 15 m 时，局部桩周有渗水现象，此时开始启动承压井，降低承压水水位。

对周边环境的保护措施如下。

（1）基坑采取盆式分块开挖，留土护壁，增加人力物力，36 h 形成支撑。

（2）设置东西南北栈桥，其中南北方向为运输主栈桥，大量土方通过主栈桥运输，减少运输对坑边土体的碾压。

（3）在靠近西藏南路侧道路，设置加筋道路，道路上铺设钢板。

（4）北侧考虑雨污水管离基坑比较近，除坑内挖土与支撑形成的时间控制外，还考虑预埋注浆管，根据监测数据，进行跟踪后注浆。

（5）每层结构施工，分 3 段进行，先中间后两边，待结构达到设计强度后，对影响上层结构的支撑进行人工拆除，剩余部分支撑待上层结构施工完成，达到一定强度后，拆其下剩余支撑，可更好地控制基坑变形。

2.2 II 区基坑开挖

II 区基坑靠近西藏南路隧道，基坑宽为 12～24 m，长162 m，分为 4 个小坑，开挖深度 12.06～15.67 m，地下 3层结构，距西藏南路隧道约 10 m，设置 1 道钢筋混凝土支撑＋（3～4）道钢支撑，其中第 3 道钢支撑采用自动补偿系统；为隧道的安全，II 区基坑在 I 区基坑施工完成后进行施工，II 区基坑 4 个小坑跳坑进行施工，即先施工 II-1 坑与II-3 坑，待其施工完成后，再进行 II-2 坑与 II-4 坑施工。

II 区基坑西侧外约 10 m 是西藏南路隧道，东侧为宜完成 I 区基坑及正施工 III 区基坑，南侧为空地。土方开挖沿基坑长边方向进行、开挖后限时形成支撑及底板。该基坑为满堂加固，未设置降水井，开挖至 15 m 时，利用 I 区基坑的 2 口降压井减压处理。

在施工II 区基坑时，由于I 区基坑已施工完成，施工道路只能依靠西藏南路隧道侧 9 m 施工便道进行施工，2 小坑同时开挖，土方运输与支撑开挖要短时间完成，带来很大的难度；同时大量车辆频繁在施工道路上行驶，给基坑安全带来一定影响。为解决上述问题，采取如下技术措施。

（1）道路采用 200 mm 厚度的钢筋混凝土重型道路，道路上铺设 2 mm 厚钢板。

（2）土方运输车辆选用载重＜10 t 的小型土方车辆。

（3）开设门头及相应配套冲洗设施，使其车辆分散出入运土。

（4）第三道钢支撑上增设自动补偿系统。

2.3 III 区基坑开挖

III 区基坑长 236 m，宽约 124 m，基坑西侧是已施工的 I 区基坑，基坑北侧 3 m 处有雨污水管，基坑东侧3 m 处有一共同沟，共同沟内为市政管线。基坑开挖深度12.67～15.67 m，其中靠近 I 区基坑处有 1 个 3 000 m2的能源中心深坑，深坑开挖深度为约 22 m；基坑普遍设置 3 道混凝土支撑，能源中心深坑另设置 1 道钢筋混凝土支撑。

III 区基坑土方开挖及结构施工主要考虑东侧共同沟与西侧雨污水管的变形，尤其是共同沟，在围护阶段清障时，共同沟就有所沉降，沉降最大处达到 －12.6 mm；为确保开挖过程中共同沟的安全，必须严格控制开挖的顺序及形成支撑的时间，在共同沟底采取一定加固措施。

由于I 区基坑结构已施工完成，开挖过程中，为保证东侧共同沟及北侧雨污水管的安全，采用半盆式开挖，从靠近 I 区开始开挖成盆，再向东侧、北侧延伸开挖，先形成对称，再形成角撑，土方开挖完成及时形成底板，底板完成后逐层形成结构板，拆除相应支撑。

考虑基坑周边有共同沟及管线，土方开挖及地下结构施工过程中，设置栈桥做为施工便道，保证车辆通行、材料运输等，为保证运输便利，I 区东西向栈桥保留，满足 III 区基坑土方开挖及结构施工需要。

开挖过程中为确保周边共同沟及管线的安全，针对博成路侧基坑，考虑市政管线安全，拟预留 8 m（2 倍挖深）土进行护壁，放坡比例为 1.0:1.5；针对白莲泾路侧基坑，考虑共同沟安全，预留 10 m（2.5倍挖深）土进行护壁，放坡比例为 1.0:1.5。通过对共同沟侧面垂直劈裂注浆及打倾斜孔劈裂注浆的方式进行保护，根据共同沟具体位置及基坑周边管线及设计图纸，布置注浆孔位。跟踪劈裂注浆工艺的注浆孔间距 1 500 mm。低压慢速，根据监测数据进行跟踪注浆。

3 基坑施工影响

西侧西藏南路隧道受 I 区基坑开挖的影响较大，从开挖第二土方开始，西藏南路隧道与工作井均成上浮趋势，其中工作井最大值为 9.29 mm，隧道最大值为 7.62 mm。当底板形成后，工作井及隧道均有向下沉降趋势。分析其原因为，当 I 区大量土方开挖后，土体应力释放，导致土体回弹，从而带动隧道底部土体上浮，以至于隧道上浮，当底板形成后，在后续结构施工过程中，大量钢筋混凝土形成压重，制止了土体继续回弹，由此隧道及工作井停止上浮，呈下降趋势。II 区基坑结构封顶完成，工作井最大沉降为 1.29 mm，隧道最大沉降为 10.78 mm，隧道处于安全状态。

东侧共同沟受 III 区基坑开挖的影响较大，从开挖第二土方开始，共同构成下沉趋势，其中共同沟在土方开挖完成后 GN69 点达到 －19.9 mm。分析共同沟变化曲线可知，变化最大区域为原拔桩影响区域，其他区域变化较小，总体属于安全状态。

北侧雨水、污水、煤气管线距基坑较近，I 区基坑施工对其影响较大，其中开挖第三层、第四层土方时，对其影响较明显，当底板施工后，管线趋于稳定；II 区基坑距离管线最近，施工对其有一定影响，但 II 区基坑截面较小，加上 I区基坑开挖后土体已基本变形稳定，故影响较小，当底板施工后，管线趋于稳定，影响均在可控范围内。

4 结 语

（1）基坑施工过程中，考虑对周边环境的应影响，设置栈桥作为运输主要通道，减小了施工过程中土方车辆及材料运输车辆对基坑周边的影响，对基坑周边环境保护取得了很好效果。

（2）基坑施工过程中，充分分析土层及地下水情况，制订了降水方案。施工过程中，对监测数据进行分析以及现场基坑水位进行观测，合理开启降压井，使得施工顺利进行。

（3）施工前对各区施工方案的分析与论证，最终形成切实可行的施工方案，施工过程中，对每块土方从人、机、料等方面进行控制，通过限时开挖限时支撑的方式，完成开挖任务。

（4）在施工过程中，对因前期拔桩施工影响较大的管线与共同沟实行跟踪注浆，有效控制共同沟的变形。

本项目系统地提出了地下空间与周边地下构筑物保护性施工技术和方法，通过对基坑工程施工的研究分析，提高施工技术水平，减少由于施工技术水平给地下空间开发建设带来的制约，通过不断提高施工技术水平和改善施工工艺来降低施工风险，为基坑工程提供强有力的技术保障，从而降低地下空间开发的投资成本。