羅志陽(yáng)

（上海隧道工程有限公司，上海市 200032）

0 引 言

近年來(lái)，地下空間的開(kāi)發(fā)隨著城市快速發(fā)展而日益增多，尤以地鐵、地下通道等工程較多。且因城市內(nèi)部建筑物密集，為修建地下交通設(shè)施而開(kāi)挖的狹長(zhǎng)型深基坑數(shù)量急劇增多。因其獨(dú)特的形狀，狹長(zhǎng)型深基坑的變形規(guī)律有別于傳統(tǒng)基坑。魏綱等[1]研究發(fā)現(xiàn)，狹長(zhǎng)型基坑中部變形較大，呈現(xiàn)出一定的空間效應(yīng)。唐勝利等[2]發(fā)現(xiàn)，相對(duì)內(nèi)支撐剛度，圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身剛度對(duì)圍護(hù)變形的影響更大。馬元等[3]通過(guò)實(shí)測(cè)對(duì)比，得到采用現(xiàn)場(chǎng)典型土體應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系和修正強(qiáng)度發(fā)揮解析預(yù)測(cè)理論可以較好地預(yù)測(cè)杭州地區(qū)狹長(zhǎng)型基坑支護(hù)側(cè)移的結(jié)論。

半蓋挖法是非常適合狹長(zhǎng)型基坑的一種施工方法。因其既能為基坑上方車(chē)輛通行提供場(chǎng)地，又可以減少場(chǎng)地限制對(duì)施工進(jìn)度的影響，在城市基坑項(xiàng)目中的應(yīng)用日漸廣泛[4-5]。

目前，針對(duì)軟土地區(qū)狹長(zhǎng)深基坑中半蓋挖法應(yīng)用效果的相關(guān)研究尚不多見(jiàn)。因此，本文依托上海諸光路通道新建工程，研究半蓋挖法在上海軟土地區(qū)狹長(zhǎng)型深基坑開(kāi)挖過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用效果，以期對(duì)類(lèi)似工程提供一些參考。

1 工程概況

諸光路通道新建工程沿諸光路—金豐路走向，起點(diǎn)為崧澤高架，終點(diǎn)為北青公路雙鶴浦橋。閔行段2號(hào)基坑位于金豐路，基坑長(zhǎng)約160m。金豐路道路紅線(xiàn)寬度24m，兩側(cè)為林蔭湖畔小區(qū)，分布有多座民用住宅。最近處離基坑僅14m，施工時(shí)需采取措施減少基坑施工對(duì)居民生活的影響?；訄?chǎng)地平面圖見(jiàn)圖1。

圖1 閔行段2號(hào)基坑施工場(chǎng)地平面圖

諸光路通道新建工程閔行段2號(hào)基坑共6個(gè)節(jié)段，長(zhǎng)約160m，寬15.338~36.684m，開(kāi)挖深度16.92~18.656m。根據(jù)周邊環(huán)境情況，基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí)。采用地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖深度和支撐形式具體見(jiàn)表1。

表1 閔行段2號(hào)基坑圍護(hù)概況

基坑場(chǎng)地以正常沉積區(qū)為主，局部有古河道分布，擬建場(chǎng)地內(nèi)分布的土層自上而下可劃分為八大層和若干亞層，其中①層為人工堆填，②1層～⑤3層為全新世Q4沉積層，⑥層～⑧2層為晚更新世Q3沉積層。根據(jù)設(shè)計(jì)勘察資料，地下潛水位埋深為0.9～2.4m（高程1.86～4.80m），抗浮設(shè)計(jì)水位可取地面下0.5m。擬建場(chǎng)地分布的承壓水主要有⑦1、⑦2和⑧2層。該三層大部分連通，承壓水水位一般低于潛水位，隨季節(jié)呈周期性變化，埋深3.0～12.0m?；娱_(kāi)挖前需采取降水措施。

在保證周邊交通正常通行的前提下，基坑外側(cè)已無(wú)條件設(shè)置施工便道，通過(guò)采用半蓋挖的施工方式，在蓋板上設(shè)置棧橋滿(mǎn)足施工需要。但這大大增加了基坑開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)回筑和鋼支撐安拆的難度。為此，在設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)的每一個(gè)施工階段中，都要精細(xì)化地考慮每一個(gè)細(xì)節(jié)，以確保施工安全，并達(dá)到一級(jí)基坑變形控制要求。

2 狹長(zhǎng)深基坑中半蓋挖法的具體實(shí)施

2.1 棧橋體系的施工

為解決施工基坑期間土方開(kāi)挖、設(shè)備停放、材料運(yùn)輸?shù)入y題，在基坑?xùn)|側(cè)設(shè)置7m寬的棧橋板。板厚30cm為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，與第一道鋼筋混凝土支撐體系相結(jié)合。棧橋體系的垂直受力在基坑邊通過(guò)1m厚的地下連續(xù)墻承擔(dān)，基坑內(nèi)結(jié)合工程樁+臨時(shí)H型鋼作為主要荷載的支撐結(jié)構(gòu)。

2.2 基坑內(nèi)降水

2.2.1 疏干井點(diǎn)降水

基坑井點(diǎn)降水采用負(fù)壓深井泵井點(diǎn)降水方式，隨基坑開(kāi)挖逐步降低基坑內(nèi)水位?？紤]到基坑狹長(zhǎng)，疏干井按照間距14～16m布置，共設(shè)置10口直徑

軸深井泵，降水深度為基坑底面以下1.0m。

2.2.2 降承壓水

根據(jù)工程詳勘報(bào)告，工程存在突涌風(fēng)險(xiǎn)的承壓含水層為⑦（⑦1、⑦2）層，且⑦1層中分布有⑦1t粉質(zhì)黏土夾粉砂層。

實(shí)際施工中，在基坑內(nèi)共打設(shè)4口降壓井降低承壓水，井深41m，在開(kāi)挖至臨界開(kāi)挖深度前進(jìn)行按需，降低承壓水位，并在基坑外側(cè)設(shè)置了7個(gè)水位觀測(cè)孔觀測(cè)基坑外水位變化情況，效果良好。

2.3 半蓋挖基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)回筑施工

考慮基坑施工只能通過(guò)棧橋單側(cè)進(jìn)行，2號(hào)基坑施工順序?yàn)閆N08開(kāi)始由北往南依次進(jìn)行，開(kāi)挖過(guò)程中堅(jiān)持分層、分段、對(duì)稱(chēng)、平衡、限時(shí)開(kāi)挖、隨挖隨撐的原則，堅(jiān)定不移地應(yīng)用“時(shí)空效應(yīng)”理論原理[6]，對(duì)基坑開(kāi)挖進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，真正做到信息化施工，始終把基坑變形量控制在合格指標(biāo)之內(nèi)，盡可能減少基坑開(kāi)挖面上圍護(hù)墻的無(wú)支撐暴露時(shí)間和變形。

實(shí)際施工中的具體操作可劃分為“空間控制”與“時(shí)間控制”兩部分。

（1）“空間控制”，即對(duì)每次開(kāi)挖土體范圍進(jìn)行規(guī)定。結(jié)合立柱樁之間鋼系桿的安裝要求，沿基坑縱向每次開(kāi)挖以立柱樁為限，即開(kāi)挖2根立柱樁之間（為1跨）的土體，逐次開(kāi)挖、逐次暴露1根立柱樁，并可安裝2～3根支撐，立柱樁間距為7~10m左右。每次開(kāi)挖厚度以各道支撐深度方向的間距為依據(jù)，開(kāi)挖面必須隨著支撐的走勢(shì)形成坡度，且嚴(yán)禁出現(xiàn)過(guò)度超挖的現(xiàn)象。

（2）“時(shí)間控制”，即對(duì)每層、每塊土體的開(kāi)挖時(shí)間加以限制。對(duì)每開(kāi)挖一塊土體所用總時(shí)間進(jìn)行控制，按照支撐豎向間距和立柱樁跨距，每塊土體總量約1000m3，且最多暴露3~4根鋼支撐，要求在16～24h內(nèi)限時(shí)完成；對(duì)相鄰2塊土體開(kāi)挖的間隔時(shí)間予以規(guī)定，前一塊土體開(kāi)挖完畢，在2～3根鋼支撐安裝并施加預(yù)應(yīng)力結(jié)束后，方可進(jìn)行后塊土體開(kāi)挖。

自上而下分層開(kāi)挖土方至支撐底，隨挖隨施做支撐。完成支撐后（混凝土支撐養(yǎng)護(hù)必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度厚）向下開(kāi)挖至坑底，澆筑素墊層，再自下而上依次順作ZN08~ZN03各節(jié)段、各層結(jié)構(gòu)。

3 狹長(zhǎng)深基坑中半蓋挖法的施工效果

根據(jù)工程實(shí)際要求，結(jié)合周?chē)h(huán)境特點(diǎn)，按照安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則，測(cè)點(diǎn)布置主要選擇3倍基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)布點(diǎn)（見(jiàn)圖2）。圖2中，Q72~Q86為圍護(hù)頂部變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，LZ10~LZ14為立柱樁垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，P72~P86為圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移監(jiān)測(cè)孔。

圖2 測(cè)點(diǎn)布置圖

基坑監(jiān)測(cè)的內(nèi)容見(jiàn)表2，頻率根據(jù)施工階段為1次/d~1次/w不等，報(bào)警值根據(jù)設(shè)計(jì)基坑環(huán)境等級(jí)為一級(jí)要求，結(jié)合基坑開(kāi)挖深度進(jìn)行設(shè)置。

將閔行段2號(hào)基坑部分測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制成圖，詳見(jiàn)圖3~圖5。

由圖3、圖4可知，大面積開(kāi)挖時(shí)，坑底土因卸荷隆起，帶動(dòng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與立柱一起抬升；大底板澆搗后，大底板、圍護(hù)體和立柱樁形成一個(gè)剛度很大的結(jié)構(gòu)體，共同承受了外界的荷載，帶動(dòng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與立柱向下位移且后續(xù)變化都較平緩。而由圖5可看到，測(cè)孔最大深層水平位移出現(xiàn)的位置與基坑開(kāi)挖深度吻合得較好。

表2 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

圖4 測(cè)點(diǎn)LZ11～LZ14的立柱樁豎向位移

圖5 測(cè)點(diǎn)P78的圍護(hù)側(cè)向位移

此基坑項(xiàng)目從2019年1月開(kāi)挖，2019年4月結(jié)構(gòu)封頂。由于現(xiàn)場(chǎng)土方開(kāi)挖、支撐安裝、結(jié)構(gòu)回筑各道工序配合緊密，4個(gè)月內(nèi)完成6個(gè)節(jié)段的深基坑結(jié)構(gòu)施工，做到了狹長(zhǎng)基坑內(nèi)“時(shí)空效應(yīng)”控制到位，并且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均在報(bào)警值以?xún)?nèi)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本基坑工程受周邊場(chǎng)地條件限制，在狹長(zhǎng)的基坑中采用半蓋挖施工技術(shù)，短時(shí)間內(nèi)完成6節(jié)深基坑施工，且基坑的位移和周邊環(huán)境的沉降均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。其成功建設(shè)，可為今后類(lèi)似基坑施工提供借鑒。施工中有以下幾點(diǎn)體會(huì)：

（1）通過(guò)在基坑內(nèi)設(shè)置棧橋的方式，解決了施工便道、材料運(yùn)輸、設(shè)備停放等難題，確保了社會(huì)交通的通行。

（2）工程所采用的棧橋體系，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、工程樁、支撐體系相結(jié)合，提高了基坑支撐體系的安全性。

（3）在周邊環(huán)境復(fù)雜的軟土區(qū)狹長(zhǎng)深基坑開(kāi)挖中，半蓋挖法的施工效果良好，在保證施工安全和環(huán)境保護(hù)要求的同時(shí)，可大大緩解上部交通壓力。