麦 扬

(上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海 200438)

0 引言

随着城市发展，在有限的城市空间内进行工程建设活动越来越频繁。工程建设的任何过程都将对周围环境造成影响，客观存在的环境条件给工程建设带来了极大的难度，同时对工程建设提出了更高的技术要求。通过大量工程实践，人们对工程活动中周围地下管线保护、临近建筑物保护、一般地下设施保护等积累了大量的成功经验。但开挖深度超过20 m，基坑开挖面积达2.5万m2逆作法施工的深基坑尚不多见，施工监测也多是仅仅停留在提供报警的水平上。对于在松软土地区复杂周边环境和地质条件下开挖深度超过20 m的超深基坑来说，工程难度大，必须在施工过程中进行综合的现场监测，全面了解围护结构和周边环境的情况，根据监测结果动态调整优化施工参数，指导施工，并且根据监测信息和施工参数的变化规律预测下一步施工工况，及时提出应对措施。本文在工程实例的基础上，充分分析监测数据，总结了复杂环境和地质条件下超深基坑的变形特征。

1 工程概况

虹口商城项目位于中山北一路(内环高架)东侧、花园路北侧、西江湾路以西，商城主楼为40层的酒店，地块东侧沿西江湾路布置，裙楼包括10层大型购物中心，8层，9层辅助用房，地下5层地下车库及设备用房，总建筑面积约230 000 m2。

据基坑设计方案，地下结构区域的基坑为一不规则多边形结构，横向最大跨距为220 m，竖向最大跨距为125 m，基坑围护结构采用地下连续墙，墙深约42 m，墙厚为1 000 mm，局部考虑1 200 mm，主楼区域开挖深度约为22.0 m，内设5道钢筋混凝土梁、板和支撑，其中±0.00 m层及地下一层楼面为梁板结构，地下二、三、四层楼面为无梁楼盖，采取逆作法施工，为国内近年来少见的两墙合一的大型深基坑。

进入基坑工程施工影响范围内的建(构)筑物主要有运营中的轨道交通8号线隧道区间及轨道交通8号线虹口足球场站、轨道交通3号线及轨道交通3号线虹口足球场站，内环线高架，一幢两层配电房，多幢居民楼;进入基坑工程施工影响范围内的地下综合管线主要为中山北一路、花园路和西江湾路上的部分管线。

本基坑的场地地质条件及设计使用主要土层参数见表1。

浅部地下水属潜水类型，本场地第⑦层属于第一承压水含水层，现场勘察在注水试验孔中对第⑦层承压水头进行了量测，根据表1其水位埋深为8.8 m～11.2 m，水位超过基坑开挖深度，在基坑开挖过程中必须降低承压水，以避免产生管涌、流砂等不良地质现象。

表1 基坑场地土层参数表

2 技术难点

在岩土工程中，由于地下构筑物的受力状态和力学机理是一个非常复杂的课题，所以迄今为止，岩土工程还是一门不够严谨、不完善、不够成熟的科学技术。无论用何种计算方法，设计的定量计算往往不够精确，计算结果往往只是一个大概可能的数值。对于虹口区此类缺乏类似深基坑工程实践经验的区域，基于勘察报告和传统理论模式计算的基坑应力，变形参数是否能肯定保证围护结构的安全，设计安全储备到底有多少，以及一旦发生危机应从何处采取何种补救措施，此类问题的解决必须依靠严密的监测控制系统作为决策的参考。

3 监测成果分析

本工程首先进行大基坑的施工，大基坑施工过程中自2008年4月正式针对大基坑施工开展了监测工作，2009年12月大基坑完工后针对大基坑的监测工作结束;2010年4月，小基坑开始施工，针对小基坑的监测工作启动，至2010年12月小基坑施工完成，整个监测工作结束。以大基坑逆作法施工为例，施工阶段划分如下:第一阶段:大基坑坑内降水、土方开挖;第二阶段:大基坑坑内降水、土方开挖、上部结构施工;第三阶段:大基坑地下结构施工及养护、上部结构施工、坑外承压水回灌。大基坑施工各阶段相关监测数据进行分析总结如下。

3.1 压顶梁垂直位移监测

本项目基坑监测工作结束时压顶梁典型测点垂直位移变化曲线见图1。

图1 压顶梁垂直位移变化曲线

从图1中可以看出:围护压顶梁在开挖过程中受坑底土体卸载后回弹影响，各测点均表现为一个波浪式的抬升现象，伴随着挖土过程围护顶部均有较明显的抬升过程;基坑大底板浇捣后，围护压顶梁各变形测点逐渐趋于稳定。

3.2 围护墙体变形监测

基坑部分围护墙体深层侧向位移监测累计变形数据及变形曲线见表2，图2。

表2 围护墙体变形监测表

图2 围护墙体变形曲线图

从图表中可以看出:围护结构侧向位移监测孔最大侧向位移出现的位置与基坑开挖深度吻合得较好，各测孔最大侧向位移基本出现在基坑开挖面以上约3 m处(基坑挖深约22 m)。

从本工程各测斜孔的变形数据来看，各测斜孔变化情况与逆作法支撑体系形成时间密切相关;其变形量与施工周期长短、无支护暴露时间有很大的正比关系。

3.3 立柱及永久柱垂直位移监测

立柱桩在开挖过程中受坑底土体卸载后回弹影响，各测点均表现为向上抬升，伴随着挖土过程立柱桩有较明显的抬升过程，基坑大底板浇捣后，立柱桩垂直位移趋于稳定且略有下沉趋势。原因可作如下解释:大面积土方开挖时，土体卸荷量相当大，坑底土因卸荷产生较大隆起，带动立柱桩一起抬升;基坑大底板浇捣后，基坑卸载影响结束，受地下结构及上部结构荷载压重影响，立柱桩垂直位移趋于稳定且略有下沉趋势。图3为压顶梁、立柱垂直位移等值线图，由图可以看出，基坑周圈靠近地墙区域等值线较为密集，代表该区域隆起量存在较大差异;基坑中部等值线较为稀疏，代表基坑中部区域隆起量差异较小。

3.4 支撑、梁板应力监测

地下一层支撑、梁板应力的变化曲线见图4。

在逆作法施工时的梁及楼板，主要承担着来自水平向的水、土压力，因此其主要表现为压应力。土方开挖时，邻近的支撑、梁板应力迅速增加。基坑分块开挖施工，各支撑轴力变化时间存在一定差异;基坑长边的南北向梁板的ZL1-4梁板钢筋应力值较大，截止2009年12月28日，累计变化量已达-169.9 MPa;大底板浇筑后其受力变化已基本稳定。

图3 压顶梁、立柱垂直位移等值线图

图4 地下一层支撑、梁板应力变化曲线

3.5 三号线一侧的地表垂直位移剖面监测

本项目大基坑监测工作结束时，地表垂直位移剖面测点累计垂直位移统计成表3。

表3 地表垂直位移剖面监测数据表 mm

将P1-i地表沉降剖面各测点累计垂直位移量绘制成地表剖面沉降槽曲线，如图5所示。

图5 地表沉降剖面垂直位移曲线

图5中，X轴代表测点坐标值，测点坐标值为其到围护墙体的距离值(如P1-1测点至围护墙体距离为5 m，则P1-1测点的坐标值为5);Y轴代表测点累计垂直位移量。

由图5可以看出，距基坑最近的测点，其垂直位移量最大，随着测点至距离的增加，垂直位移量呈减小趋势。

4 结语

针对本工程逆作法施工的特点，结合岩土工程勘察报告，对基坑开挖过程中的围护变形和内力、水土压力、深层土体水平位移及地下水位观测成果进行综合分析，研究了逆作法开挖模式下的基坑支护结构受力和变形特点以及环境和基坑围护之间的变形发展规律及影响因素，总结和积累了大量的逆作法工程监测数据及工程经验，以指导后续工程施工。总结本工程监测工作，有以下几个特点:

1)全面系统的基坑监测体系确保了极为复杂环境下逆作法基坑顺利施工。2)立柱桩垂直位移监测为逆作法施工提供了全面、有效的动态数据支撑。3)分析了逆作法基坑在开挖过程中的应力和变形变化，研究了楼板和梁作为水平支撑体系的作用。

［1］刘建航，侯学渊.基坑工程手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997.

［2］陈忠汉，黄书秩，程丽萍.深基坑工程［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］卫 雪，任绒绒.深基坑工程发展概述［J］.山西建筑，2012，38(7):62-63.