复杂环境下深基坑施工难点及应对措施

复杂环境下深基坑施工难点及应对措施

刘家骥

上海建工二建集团有限公司

摘要：随着超深地下空间的开发和商业综合体的不断开发，在城市中心进行超深基坑的施工也越来越多，特别是地铁车站一般处于繁华街区，周边的施工环境一般都是特别复杂，需要解决与相邻建筑物构的关系，做好保护工作。本文将结合复杂环境下深基坑施工实施过程中遇到的与周边环境处理中的难点问题，提出切实可行的解决方案和应对措施，以供施工时参考。

关键词：复杂环境深基坑施工难点应对措施

ConstructiondifficultiesandCountermeasuresunderComplexenvironmentofdeepexcavation

1工程概况

本工程位于浦东新区云山路（张杨路北侧），云山路道路下方红线范围内。本工程设计为市区级轨道交通地铁车站，站体呈南北向布置，偏道路东侧布置，为地下三层岛式标准车站。车站共设4个出入口，1个换乘通道，2组风井。

本工程总建筑面积20902m2，其中地上建筑面积765m2，地下建筑面积20137m2。车站长度204.4m，标准段宽度20.64m。本基坑面积约为4000m2，基坑开挖深约为24.75m。

本工程围护结构采用地下连续墙围护。南、北端头井采用1200厚地下连续墙,墙长48m。标准段采用1000厚地下连续墙，墙长48m。南端头井分隔墙采用1000厚地下连续墙，墙长45m。

本工程南端头井，北端头井及标准段采用明挖顺作法施工。水平支撑体系采用钢筋砼支撑+钢支撑形式。

南端头井基坑深度方向设置8道支撑，其中第一、五道为钢筋砼支撑，第六、七道为为Φ800×20钢支撑，其余均为Φ609×16钢支撑。

北端头井沿基坑深度方向设置8道支撑，其中第一、五道为钢筋砼支撑，第六、七道为为Φ800×20钢支撑，其余均为Φ609×16钢支撑。

标准段沿基坑深度方向设置7道支撑，其中，第一、五道为钢筋砼支撑，第六道为Φ800×20钢支撑，其余均为Φ609×16钢支撑。

2环境概况

本工程云山路站周边环境较为复杂。本基坑工程南侧距离运营中的地铁6号线云山路站及区间最近仅38m，换乘通道与3号出入口连接，换乘通道围护距离6号线云山路站主体仅10.1m，距离区间仅15.8m，且有共同沟及管线需要合建保护。东侧紧邻黄山新城及云山星座苑居民小区人口稠密，西侧黄山黄鸟市场，且云山路、张杨路交通繁忙车辆众多，见图1。云山路及张杨路地下管线众多，沿道路分布有电力、燃气、上水路灯、污水、雨水、电话、信息等市政管线，云山路北侧有高压线分布，见表1。云山路西侧有朱塘浜，朱塘浜距离3号出入口风井基坑最近处约13.6m。

表1周围主要建筑物汇总

3工程地质

本工程云山路站拟建场区属于上海地区“滨海平原”地貌类型。本工程涉及的土层主要有：第①1-1层杂填土；第③层灰色淤泥质粉质粘土；第④层灰色淤泥质粘土；第⑤1-1层灰色粘土；第⑤1-2层灰色粉质粘土；第⑥层暗绿~草黄色粉质粘土；第⑦1-1层草黄色粘质粉土夹粉质粘土；第⑦1-2层草黄色砂质粉土；第⑦2层灰黄—灰色粉砂等。

图1周边概况图

本工程基地对工程有影响的地下水主要为浅层的潜水，场地内有一条明浜朱塘浜，与3号出入口风井基坑较近，最近处约13.6m。地表水受潮汐影响，成周期性变化。地表水与地下水可能有一定的水力联系，施工时对基坑的可能产生不利影响。

拟建场地内承压水主要为深部第⑦承压含水层。本场地第⑦层赋含承压水，承压水水位年呈周期性变化，埋深3.0～12.0m。基坑抗突涌验算：第⑦层在本场地最浅处为27.6m、本工程车站主体及风井当基坑开挖深度按25、18m计，第⑦层承压水位埋深最不利情况3.0m考虑。

4施工难点及应对措施

4.1基坑施工难点和环境保护措施

1）本工程不良地质条件有场地内有厚填土，云山路车站基坑开挖均涉及③、④层淤泥质软弱层及⑤层等软粘砂性土，其对工程建设影响较大。

③层、③夹层、④层淤泥质软弱层及⑤层等软粘砂性土，当开挖揭露时在一定水头的动水压力作用下易产生流砂现象，开挖后天然土体本身难以自稳，另外坑底土体会有一定的回弹也会对邻近建筑、地下管线产生不利影响，因此，除了运用“时空效应”原理合理安排挖土、支撑、结构施工衔接减少基坑暴露时间，在基坑施工时还应该对施工影响范围内的土体进行稳妥、可靠的加固处理。

由于杂填土比较厚，针对本基坑的基坑围护形式应采取针对性的措施，如钻孔灌注桩围护施工时采用深护筒；地下连续墙成槽前设高导墙，并适当提高泥浆比重，确保泥浆护壁质量等措施保证围护施工的质量。

2）场地内承压水主要为第⑦承压含水层，第⑦层在本场地最浅处为27.6m。经过验算，第⑦层承压水头对本工程基坑开挖有突涌影响。此外本工程开挖涉及的土层差如第③层淤泥质粉质粘土局部夹多量粉砂，基坑开挖时若不采取降水措施，该层土在水头差的作用下，易产生流砂或管涌现象。

本车站降承压水风险也会给周边环境带来一定的影响，故坑外必须设观测井，基坑施工过程中应采取措施动态控制降水曲线及地面沉降值，并根据观测井监测水位控制降水井的启停，做到按需降水，以确保运行的6号线云山路站及区间正常运营及周边建（构）筑物的安全。

3）本工程云山路站周边情况极为复杂，基坑周边地铁6号线云山路站、区间及建（构）筑物、道路及管线密集，需要针对每一种建筑（构）物的特点制定专门的监测方案，分别设定不同的报警值和响应机制。

严格按照设计及地铁要求进行地铁基坑及周边环境监测。加强周边环境的排摸，基坑施工过程中实施信息化施工，与挖土“时空效应”紧密相结合，最大限度地减小围护墙体侧向位移、坑底隆起，确保基坑施工安全，保护周边环境。

4.2超深地下连续墙施工难点及措施

云山路站地下连续墙厚度达1.2m，墙长最大达到了48m，地墙墙趾进入⑦2层约9m，⑦2层含砂量大，厚度大（26.9～35.2m），标准贯入度大（平均61.8击），成槽较困难，给施工带来了一定的影响。施工中对成槽设备性能，槽壁稳定要求较高，钢筋笼单节重量较重等问题应采取一定的措施。主要措施如下：

1）地墙成槽应针对土层的情况选用合适的施工机械，以满足槽壁的垂直度和对于不同土层的正常挖掘需求。同时针对槽壁的稳定性采取合适的泥浆配比，同时提高泥浆液面的高度，以减少砂性土对槽壁稳定带来的影响，防止出现塌孔，缩颈的现象出现。

2）为确保槽壁稳定，对地质条件不良的地方采取搅拌桩加固；同时合理布置机械设备、材料堆放等场地布置，合理安排施工流程，成槽时槽壁附近应尽可能避免堆载和机械设备对槽壁产生的附加应力，并减少振动。

3）钢筋笼吊放：采用一台350t履带吊机和一台260T履带吊机配合共同起吊钢筋笼。由于钢筋笼重量较重，单节吊装达到70t，整体性不好，容易散架，在制作钢筋笼时必须配置足够强度的桁架钢筋并且要保证焊接质量，并应通过计算确定合适的吊点位置，保证钢筋笼的受力满足吊装的要求。

4）为了控制地下连续墙的竖向沉降量，在地下连续墙内布置压浆管，插入墙底下0.5m，每幅地下墙中设置2根Ф48墙趾注浆管，进行压密注浆。压浆量由现场试验后确定。

4.3对南侧6号线双圆盾构的保护措施

云山路站车站主体基坑距离南侧6号线双圆盾构最近距离为35米，在基坑1.5倍挖深影响范围内，属于地铁保护范围，基坑施工过程中产生的土体变形可能对双圆盾构区间段造成一定的影响。需要采取一定的应对措施进行保护，本次施工主要采取的措施如下：

1）将云山路站车站主体基坑分为南端头井基坑及北端头井与标准段基坑，南端头井基坑首先开挖，缩小基坑施工面积，加快施工速度以减少抽取承压水时间，减少基坑施工对双圆盾构区间的影响，同时保证标准段与北端头井开挖时能与双圆盾构保持60m以上的距离。

2）在基坑施工前首先施工南端头井盾构进出区域加固，形成地下隔离，减少南端头井施工过程中对双圆盾构区间的影响。

3）由于云山路车站主体基坑挖深最深为27m，且地下水存在5层微承压水及7层9层联通的承压水层，在施工前进行抽水试验以明确地下水及土层性质，并调整降水井滤管布置。在施工过程中需抽取承压水保证基坑开挖安全，在降水过程中需做到按需降水，同时做好基坑外观测井水位观测，并对坑外监测数据进行实时跟踪，一旦发现报警情况立即采取措施处理。

4.4对南侧共同沟保护措施

本工程云山路站南侧共同沟位于张扬路南北两侧人行道下，为钢筋混凝土箱体结构，距离车站南端头井最近7.1m，共同沟覆土约2.35m，埋深约6.25m。共同沟内净宽处3.2m，净高3.2m，顶底板及侧墙均厚350mm。采取措施如下：

1）在基坑施工前首先施工南端头井盾构进出区域加固，形成地下隔离墙，减少南端头井施工及降水过程中对共同沟影响。

2）合理安排施工流程：本工程南端头井先进行止水帷幕施工，再施工地下连续墙，同时地连墙分幅施工顺序采取间隔方式施工。为防止深槽塌孔，严格控制单幅地连墙施工时间。南端头井桩基及围护施工由南向北进行施工，确保基坑施工对共同沟影响符合要求。

3）双液注浆保护措施:整个施工过程中对管线及建筑物的沉降、偏移等进行监测，根据监测结果，对变形超出规范要求的管线及建筑物采取必要的双液注浆管措施对变形加以控制。

4）基坑遵循信息化施工：基坑施工过程中必须采取防护措施，对周边保护建（构）物设置沉降位移监测点，在观测数据的基础上采取相应保护措施确保建筑安全。

4.5基坑附近朱塘浜对地下水影响

车站3号出入口风井基坑距朱塘浜最近处约13.6m。朱塘浜宽约17.5m，西侧为河堤，近本工程东侧河堤缺失。

朱塘浜地表径流与本工程水力关系密切，根据同类工程施工经验，本工程潜水水位与河水水位可能有密切联系，施工前需进行浅井试验以确定之间水力关系，同时分析对3号出入口北风井地下连续墙成槽稳定性的影响。受朱塘浜地表径流涨潮及落潮影响，水位最大变化幅度约2.1m。反复涨潮落潮可能造成护壁泥浆难以形成有效的泥皮，护壁效果较差，可能引起孔壁的坍塌，危及河道防汛的安全。必须采取针对性的措施确保泥浆护壁的稳定。

施工过程中每天了解朱塘浜水位监测情况，确保本工程施工全过程中防汛安全不受影响，同时采取试成孔的方式调整泥浆的配比，检验泥浆的护壁效果，从而起到保护河道安全的作用。

5结语

1）通过落实以上各项具体的施工措施，通过本工程完工后的具体实施情况来看，成功的解决了复杂环境下施工中的难点问题，保证了工程的安全和周边环境的安全。

2）本工程中实施的各种解决方案，可以有效解决工程的各种问题，对同类工程中遇到的类似问题具有一定的借鉴意义。

参考文献

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