刘 祥

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

随着城市经济发展、中心城区道路增多、人流物流聚集，住房拥挤、用地紧张等问题日益凸显。地下空间以其不占用地面积和环境影响小的优势，成为城市未来发展和建设的选择[1]。上海市位于长江入海口，其土质松软、压缩性高、固结系数小、扰动性大，属于典型的软土，在地下空间施工过程中易发生较大的形变，对周围环境的安全和正常运行造成较大的影响[2-3]。

本文将以上海城市中心区复杂环境下的某一狭长深基坑工程为例，重点研究分析其快速施工及监测技术，以期为同类工程提供借鉴。

1 工程概况

1.1 基坑规模

背景工程位于上海市浦东新区张江高科技园区内，由哥白尼路、新盛路及上海市检测中心一期实验楼所围合（图1）。该项目含整体1层地下室，桩筏基础。主体基坑为长条状，南北短边方向约65 m，东西长边方向约254 m，总开挖面积为16 876 m2。该基坑普遍开挖深度为6.65～7.95 m，深坑开挖深度为10.3 m，安全等级为二级。

图1 工程总平面示意

1.2 周边环境

基坑北面为既有上海市检测中心一期实验楼，距离开挖边线约15 m；基坑南面邻近新盛路，距离开挖边线约14 m；基坑西面为既有上海市检测中心生物与安全实验室，距离开挖边线约12 m；基坑东面为哥白尼路，距离开挖边线约20 m；基坑东北角距既有上海市检测中心实验室约7 m。该项目邻近道路地面下遍布电力、煤气、给水、通信、雨污水、生活污水等市政管线，场地环境复杂，保护要求高。

1.3 工程地质条件

该基坑涉及土层自上而下依次为：①杂填土、②粉质黏土、③淤泥质粉质黏土、④淤泥质黏土、⑤1黏土、⑤2砂质粉土、⑤3-1粉质黏土、⑤3-2砂质粉土、⑦1砂质粉土、⑦2粉砂、⑧粉质黏土、⑨粉砂。根据水文勘探报告，该基坑工程场地深度范围内地下水主要包括浅部土层的潜水和深部土层的承压水。由该项目基坑挖深可知，浅部土层的潜水将影响基坑工程的安全施工。

2 工程重、难点分析

1）本基坑工程面积较大，南侧距围墙较近，北侧和西侧距既有建筑物约10 m，周边可利用场地受到很大限制，施工过程场布困难。

2）本工程仅在新盛路一侧开设供施工车辆进出的1#门，基坑开挖过程中便道无法形成环路，施工车辆不能双向行驶，运输效率大打折扣。

3）各类市政管线在基坑附近纵横交错，易受到基坑开挖的扰动；此外，既有建筑物环绕基坑周围，最近距离为7 m，施工过程需保证其正常使用，对基坑变形、对撑形成速度和文明施工建设要求高。

3 基坑关键技术

3.1 围护结构

围护结构是基坑支护体系的基本要素，其设计形式和施工质量将直接影响基坑工程的可靠性、经济性以及施工便利性。由于开挖深度范围内存在浅部土层的潜水，为限制地下水对基坑造成不良影响的程度，本基坑选用φ850 mm@600 mm三轴水泥土搅拌桩内插H700 mm×300 mm型钢的SMW工法桩作为止水帷幕，电梯井、集水井等局部深坑选用双轴搅拌桩围护并采用压密注浆封底。其中，三轴水泥土搅拌桩插入基坑底以下8～16 m，以满足基坑抗隆起要求，且选取全断面跳槽式双孔全套复搅式连接工艺（图2），保证围护结构的连续性。

图2 跳槽式双孔全套复搅式连接工艺

此外，为满足超长密集内插型钢的拼接平整度及焊缝质量，本工程选用优质平整硬化场地和精密测量仪，分批多次焊接并严格控制施工时间，以确保围护结构的施工质量和施工效率。

3.2 支撑体系

支撑结合围护结构形成整体传力体系，通过优化支撑设计，既可保证土方开挖后土压力的有效传递，又可保证出土效率。

本项目结合工程实际，创新性地设置1道无栈桥钢筋混凝土水平内支撑，采用了对撑结合角撑、边桁架的形式（图3），留出中间大面积出土口。此种设计形式一方面充分保证了基坑支护的安全性，另一方面有效节约了工程造价，提高土方开挖与运输效率，符合绿色施工的理念。

图3 基坑水平内支撑体系平面示意

在地下室底板施工完成之后，搭设预应力H型钢斜抛撑。根据实时监测数据，确定替换水平内支撑的时间和顺序（图4），在保证基坑侧向变形得到有效控制的情况下，进行B0板施工，并在基坑回填完成后割除预应力H型钢斜抛撑。

图4 斜抛撑替换水平支撑

3.3 施工技术

本基坑关键施工流程为：整体地下室围护体系施工→第1层土方开挖→水平内支撑施工→第2层土方开挖→地下室底板施工→斜抛撑施工→拆除水平内支撑→B0板施工。选择合理的施工技术是保证施工流程顺利进行的基础。

3.3.1 基坑区域划分

理论研究和实测数据表明，大面积软土深基坑与窄小基坑相比，其坑周地表最大沉降量由围护结构水平侧移量的0.7～1.0倍扩大至1.0～2.0倍，其沉降影响范围也由基坑开挖深度的1.5～2.0倍扩大至3.0～4.0倍。因此，将软土深大基坑划分为窄小基坑进行开挖，可有效控制基坑的侧移量和沉降影响范围，保证周边环境的安全及正常运行。

为保证周边既有建筑物和市政管线的安全和正常使用，将本基坑由西至东均匀划分为6个区域（图5）。其中，1区基坑总面积为3 379 m2，2区基坑总面积为3 364 m2，3区基坑总面积为2 731 m2，4区基坑总面积为2 841 m2，5区基坑总面积为2 386 m2，6区基坑总面积为3 070 m2，均为窄小基坑。

图5 基坑分区示意

该施工方案将长条形大面积基坑划分为均匀的长方形窄小基坑，不仅可实现流水搭接，而且限制了基坑滑移带的扩展，确保了水平荷载的有效传递。

3.3.2 土方开挖方式

根据基坑形状、挖深以及周边环境，本基坑开挖严格按照“分区、分层、对称、限时形成支撑、中心岛式开挖”的原则。水平内支撑利用无栈桥优势快速成型，土方开挖借助路基板形成快速挖土通道，分区形成底板，尽可能减少基坑累积形变，降低对周边既有建筑物和市政管线的影响。

具体为率先利用布设的降水井进行一段时间的预抽水后，所有区域分2层土方开挖，第1层土方由东、西两侧向中部抽槽开挖至水平内支撑底部标高；第2层土方按照1区、6区先行，2区、5区随后，3区、4区垫底的顺序进行开挖施工。每挖出200 m2的基坑面积，浇筑1块垫层，随挖随浇，相邻开挖面的高度差应控制在2.5～3.0 m范围内。

此外，本工程采用“中心岛式”开挖方法。中间留土，布置3台小挖机于基坑内，三边向铺路基板道路一边进行退挖；布置2台大挖机停靠于路基板上，取土装车，在无栈桥情况下可有效加快挖土和运土的速度。各区基坑路基板及挖机布置如图6所示。

图6 各区基坑路基板及挖机布置示意

3.3.3 组织管理措施

1）尽量利用场内空区，场地北部设置办公室及食堂，靠近既有上海市检测中心一期实验楼围墙边设置材料堆场，场地西北角设置生活区，场地东北角设置配电间、标养室等必要设施（图7）。

图7 场地布置示意

2）场地内选用3台大型塔吊ST6015，沿长边方向均匀布置，吊运范围可覆盖整个施工区域；并采用在场外成型钢筋，以减小堆场压力。

3）根据基坑分区设置土坡堆筑以铺设临时施工道路，并随施工进度机动变化位置。

4）引进如泥水分离系统、太阳能发电休息亭等新技术，落实数字化管理工地建设，达到文明施工要求。

3.4 变形监测结果分析

本项目在基坑开挖过程中采用了信息化监测技术，可根据基坑侧向变形及周边管线沉降数值，随时调整施工措施，做到“提前预警、过程控制”，确保基坑安全和周边保护对象正常运行。基坑围护结构侧向变形及周边管线沉降监测结果显示，本基坑围护结构最大侧向变形累计值为23 mm，与计算结果吻合，满足监测报警值0.3%基坑深度的要求；周边市政管线的最大沉降累计量为7 mm，满足监测报警值10 mm的要求。

4 结语

本基坑工程属于软土深基坑，开挖面积大，邻近既有建筑物和市政管线，场地狭小且无栈桥空间，基坑的环境保护要求严格。

针对上述问题，本文对施工过程关键技术进行了总结分析，阐述了包括基坑分区筹划、无栈桥支撑体系、围护结构体系、斜抛撑转换体系、土方开挖方案以及组织管理措施等重点技术。通过对施工过程关键技术的管控，既保证了基坑的安全，又保证了既有建筑物和周边管线的安全和正常运行，同时满足了工程的经济效益以及工期要求。

此外，本基坑信息化监测结果表明，基坑的支护、开挖、换撑以及施工组织措施效果良好，对周边既有市政管线保护到位，本文所述的多项关键施工技术和措施可为类似工程提供借鉴。

[1] 雷升祥,申艳军,肖清华,等.城市地下空间开发利用现状及未来发展理念[J].地下空间与工程学报,2019,15(4):965-979.

[2] 贾坚,谢小林,翟杰群,等.软土基坑变形控制的微扰动技术[J].上海交通大学学报,2016,50(10):1651-1657.

[3] 周杰.软土地区基坑开挖对邻近地铁影响分析及防治措施[D].北京:清华大学,2017.