蔡晓荣

1. 上海建工二建集团有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心 上海 200080

上海地区是典型的沿海软土地区，土壤松软、水文复杂，地质条件差。水泥土重力式围护墙、内撑式单排桩、地下连续墙是这一地区常用的基坑支护结构体系。其中，内撑式单排桩支护体系因不侵越红线、地层适应力强、施工便捷等优点而得到广泛应用。但内撑式单排桩支护结构在软土地基超大深基坑中的应用并不常见，并且内撑式单排桩支护体系在施工过程中的受力、变形情况有待进一步研究。

上海市普陀区真如城市副中心A5地块超大深基坑工程采用内撑式单排桩作为支护体系。通过整理分析基坑在施工过程中测得的支护结构、基坑土体和周围建筑的变形数据，研究其变形规律和影响因素。进一步探讨内撑式单排桩支护体系在软土地基超大深基坑施工中的适用性，以为软土地基超大深基坑设计与施工提供参考。

1 工程概况

上海市普陀区真如城市副中心A5地块规划用地面积60 585 m2，其中地块2期、3期地下室，2#、3#、4#塔楼及连廊总承包工程，占地面积34 000 m2，建筑面积215 000 m2，其中地下新建面积97 000 m2。

本工程设3层地下室，基坑开挖深度15.877 m，局部开挖深度达18.877 m，开挖面积11 589 m2，周长约475 m。基坑安全等级一级，环境保护等级二级。

基坑周围建筑物密集，有多栋在建的高档办公楼和酒店，另有轨交11号线真如站、在建的轨交14号线和大量通信、水管等市政重要管线分布（图1）。

图1 工程鸟瞰效果图

1.1 水文及工程地质条件

该基坑所在地区属滨海平原地貌类型，场地地形较为平坦，绝对高程为3.11～5.02 m。地下水主要有浅部土层中的潜水、部分地区浅部粉（砂）性土层中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水。基坑场地深度范围内的地基土主要由饱和黏性土、粉性土及砂土组成，一般具有成层分布特点。本工程施工影响范围内的土层由上及下依次为：①填土、②粉质黏土、③淤泥质粉质黏土夹黏质粉土、④淤泥质黏土、⑤1黏土、⑤2粉砂、⑤3粉质黏土、⑥粉质黏土、⑦1粉砂、⑦2粉细砂。

本工程地质属软土，软土地基具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性强的特点，所以在基坑支护类型选择、参数的设定以及应急处理措施制订等方面需更加谨慎。

1.2 基坑支护方案

该基坑采用单排钻孔灌注柱围护结构，三轴搅拌桩止水，4道钢筋混凝土支撑体系，局部第5道双拼型钢支撑（图2）。

图2 基坑支护平面布置

支护桩采用混凝土钻孔灌注桩，桩径有2种，分别为1 200、1 100 mm。基坑东侧采用φ1 200 mm钻孔灌注桩，桩长为31 m；南侧、北侧则采用φ1 100 mm钻孔灌注桩，桩长为31 m。西侧（靠近地铁）采用厚800 mm地下连续墙，墙深35 m（图3）。止水体系采用单排φ850 mm@1 200 mm三轴水泥土搅拌桩（局部双排），水泥掺量20%，止水帷幕与钻孔灌注桩净距200 mm，灌注桩间设厚100 mm钢筋混凝土竖向密封板。

图3 基坑典型剖面示意

基坑集水坑、电梯坑、落低承台等区域采用φ800 mm@600 mm高压旋喷桩进行坑底加固。高压旋喷桩采用P.O 42.5级新鲜普通硅酸盐水泥，水泥掺量30%。

1.3 基坑监测方案

为确保基坑安全且开挖顺利，在基坑施工区域内外布置监测点对基坑及周围路面和建筑物进行全方位监测。

围护结构受力及变形分析是基坑支护结构分析的重点，是其他变形产生的根源。本文针对监测方案中的支撑轴力以及围护桩变形进行着重分析，并从第2层土方开始开挖至第6层土方开挖结束5个阶段展开阐述（表1）。

2 基坑监测结果分析

2.1 支撑轴力监测结果

对于支撑轴力的监测，根据支撑不同方向及支撑点位置的不同，特别选取8个点位（图4）进行支撑轴力的分析。第1道支撑监测警戒值为6 000 kN，第2道支撑监测警戒值为8 000 kN，第3道支撑监测警戒值为9 500 kN，第4道支撑监测警戒值为8 000 kN。

表1 监测工况

图4 支撑轴力监测代表点

基坑工程开挖过程中，根据第1～4道混凝土支撑轴力监测结果（图5）可知，第3道支撑轴力较其他3道支撑的受力情况都较大，且每道支撑受力都会随着每层土方开挖过程呈不同程度的增大。每道支撑都在基坑开挖结束之后，及大底板钢筋基本绑扎完成之后，受力趋于平稳状态。第1道支撑轴力受力较大方向为矩形基坑的短边方向；第2道支撑轴力受力较大方向介于短边受力向长边受力的转换阶段；第3、第4道支撑轴力受力较大方向为矩形基坑的长边方向。其比较吻合基坑开挖过程中的时空效应理论。

2.2 围护桩变形监测结果

本节主要针对单排桩侧向变形监测结果进行分析。由于基坑北侧为钻孔灌注桩中隔墙，不具有代表性，西侧为地下连续墙，南侧为铜川路、东侧为礼尚路，施工车辆及社会车辆主要从这2条路经过，所以主要取5个代表点进行变形分析（图6）。

根据围护桩侧移变形（图7）可知，围护桩侧向位移随着基坑土体的开挖逐渐增加，围护桩CX13侧向位移最大值出现在第4层土开挖完成后，围护桩CX14、CX16、CX18、CX20侧向位移最大值均出现在第6层土开挖完成之后。

本次基坑围护选用单排桩加内支撑作为支护体系，其围护桩的侧向位移在第6层土开挖完成之后还没达到70 mm，主要原因是由于单排桩围护墙首次在软土地基挖深达到18 m的深基坑中应用，无论是设计单位还是施工单位，对基坑的加固措施都相当投入，在原有加固措施上，施工单位施工时还在基坑内侧增加高压旋喷桩坑底加固，但是相对于采用地下连续墙作为围护，其经济性要高很多。

图5 支撑轴力监测结果

图6 围护桩基坑监测代表点

图7 单排桩各测点在各个工况下的侧移

2.3 立柱沉降监测结果

本节主要针对立柱竖向变形监测结果进行分析。由于基坑呈矩形范围较广，在基坑范围内各个区域选取立柱监测点进行变形分析，所以主要取13个代表点进行变形分析（图8）。

从立柱沉降结果（图9）可以得出，在基坑开挖过程当中随着基坑开挖深度的增加，立柱的累积沉降不断增大。在基坑第6层土方开挖结束之后，立柱沉降趋于平稳。从图中可以明显看出立柱LZ51的竖向变形最大达到了82.6 mm，其次为立柱LZ54的竖向变形。这2个立柱位于基坑中部位置，说明了坑底隆起在基坑的中部位置较为严重。立柱LZ65的竖向变形较其他立柱变形幅度较小，其位置位于基坑的边侧。

图8 立柱沉降监测代表点

图9 立柱沉降监测结果

3 结语

单排桩＋混凝土内支撑＋止水帷幕＋高压旋喷桩加固的围护结构形式在软土地基超深基坑开挖工程中是可行的，且经济性要高于地下连续墙＋内支撑支护体系。采用单排桩＋混凝土内支撑的支护结构，可降低支护桩造价，便于基坑开挖。

基坑变形监测结果显示，支护结构设计计算模型和实际工作工况相吻合，工程实践验证了设计理论的正确性和可靠性。根据立柱沉降分析可得出，在相同的工况下，基坑边侧的竖向位移小于基坑中部位置的变形位移，印证了基本变形的空间效应。

由于钢筋混凝土支撑承受围护结构的变形，施工中应保证混凝土支撑连续浇筑，注重各支撑梁与桁架斜梁的结合质量。

上海真如副中心单排桩＋混凝土内支撑＋止水帷幕＋高压旋喷桩加固的围护结构的成功应用，确保了基坑周围建筑物、道路和地下管线的安全，取得了一定的社会、经济效益，为今后在软土地基进行深基坑工程施工积累了一定的经验。