邢佳嗣 罗铃 徐子风 陈德华
中建八局第四建设有限公司华东公司
摘要：随着我国城市建设的快速发展，合理地开发与利用地下空间是城市可持续发展的要求。地下空间基坑工程的突出特点是，其设计与施工除需保证深基坑工程自身的技术合理与安全外，还需控制其施工对环境的影响。本文借助松江区九亭镇工业区JT-17-001号地块项目工程案例，对深基坑施工环境影响及保护措施进行了详细分析总结。
关键词：深基坑施工、环境影响、保护措施
1 前言
随着地下工程建设规模的扩大和密度的提高，面临的技术挑战和施工风险也越来越大，特别是在上海软土地区，由于其地质环境极脆弱敏感，基坑工程的设计和施工难度越来越大，深基坑施工带来了施工期间大量的基坑开挖及支护问题。深基坑工程的开挖必将引起周围地层中的地下水位变化和周围土体的变形，从而造成临近建（构）筑物和管线的下沉、位移、倾斜，对相邻建筑物、市政基础设施的安全构成威胁，因此，如何在日益复杂的施工条件下，尽可能的减少深基坑开挖带来的环境影响，是未来深基坑工程面临的重大课题。
2 工程概况
松江区九亭镇工业区JT-17-001号地块项目，工程地址位于上海市松江区九亭镇，总建筑面积26934㎡，拟建项目主体为1栋地下2层地上7层厂房。本工程深基坑面积约为5400m²，周长为301m，开挖深度为9.7-10.2m，局部电梯井位置基坑开挖深度达到11.9m，本工程地下室采用明挖顺作法施工。
拟建场地周围环境条件复杂，北侧、西侧1.5倍开挖深度范围内存在厂房，北侧为3层厂房，桩基础；西侧为1层厂房，浅基础；西南角存在6层办公楼，桩基础。东侧存在河流，河道水位约2.75m，水深约0.8～1.8m。南侧为市政道路，地下室边线与该侧用地红线最近距离约为17.00m，红线外为已建勤富路。道路底下存在雨水管、污水管、自来水管及高压电线杆。
3 风险因素分析
（1） 西侧1层浅基础厂房倾斜、沉降过大，有坍塌风险；
由于厂房无桩基础，桩基施工产生挤土效应，会造成厂房隆起，随着基坑土方开挖，坑内水位下降，坑内土体释放后土体应力不平衡，造成周边土体应力需要重新调整以达到新的应力平衡，这一过程是通过周边土体发生一定的位移来实现的，具体也会表现为基坑周围土体发生沉降和侧移，引起坑外周边地面沉降，地表沉降将带着厂房一同沉降。厂房在隆起和沉降过程中将发生墙体开裂现象，有倒塌风险。
（2） 南侧市政管线因受力变形而破坏；
深基坑开挖受到地质、环境、施工方式及施工参数等复杂的因素影响，导致土体及管线位移分析十分复杂，根据研究及经验分析，深基坑开挖扰动影响下的管线变形及受力具有以下特点变形主要以竖向变形为主。管线破坏主要是因竖向弯曲引起的张拉破坏和断裂，受力主要为竖向弯矩。
同时基坑降水过程中，降水使基坑周边地下水位下降的同时，也导致基坑侧壁地层中的孔隙水压力随之减小，对基坑外侧土体产生了附加应力，导致土体的压缩变形从而造成基坑周边环境的沉降与开裂，亦会对地下管线造成破坏。
4 深基坑施工对周边环境影响的控制措施
为有效的控制深基坑施工对周围环境的影响，首先要有一个安全、合理便于施工的施工设计。而仅有安全、合理的支护设计，若没有科学组织施工，没有合理控制对周围环境的影响，也不能达到预期的效果。
针对本项目的周围环境情况，结合深基坑施工对周围环境影响的风险因素分析，为保证深基坑施工对周围环境影响可控，将采取如下措施：
（1）围护形式选定
基坑开挖深度内主要涉及第①层填土和第②、③、⑤1-1及⑤1-2层土，其中，第①层填土含有大量建筑垃圾，且土质松散对基坑围护较为不利；第③层为淤泥质土，与第⑤1层均为软弱土层，具较明显触变及流变特性，受扰动土体强度极易降低，坑底以下的第⑤1层软弱粘性土在上部土体卸载后容易发生坑底回弹。一旦发生流土、流土或渗漏，有可能对周边已建建筑物构成较大威胁，因本工程基坑环境保护等级要求较高，为了更好的控制基坑开挖对周边环境的影响，采用钻孔灌注桩结合止水帷幕围护形式时，需确保搅拌桩止水帷幕的施工质量。
支撑的选型应在安全的基础上，尽可能考虑到有利于开挖土方和提高施工速度，并能在按期完工的基础上加快施工进度，减少整体工期以及相关费用。根据周边环境特点及类似工程经验，本工程基坑宜选择钢筋混凝土内支撑，砼支撑布置型式为边桁架+对撑＋角撑。砼支撑体系具有如下特点：
1）通过刚度较大的对撑＋角撑控制了基坑四周围护体的变形，可以有效的控制基坑变形。对于周边环境比较复杂的基坑工程，主要采用支撑受力直接明确的对撑体系，以便控制围护体变形，减少对周边已建建筑物的影响。
2）该形式的支撑体系独立性强，因此基坑土方开挖过程中，无需等到支撑体系全部形成才能开挖下方土方，可实现支撑的分块施工和土方的分块开挖，一定程度上可缩短支撑施工和土方开挖的绝对工期。
综合以上对总体方案选型、围护体选型、支撑选型等的分析，对本基坑工程拟采用如下设计方案：钻孔灌注桩结合止水帷幕＋二道钢筋混凝土内支撑。
（2）控制周边厂房隆起、沉降措施
西侧浅层厂房无桩基础，墙体在隆起及沉降过程中易发生开裂。减弱墙体隆起与沉降幅度，有效控制墙体位移，保证厂房安全稳定性。具体措施如下：
a.桩基施工阶段，为减弱桩基施工挤土效应，于红线内增加应力释放孔，施工至西侧周边工程桩时，采取跳打，保证由2m/min减弱至1m/min；
b.合理降水，保证建筑物处地下水位基本保持不变，防止水土流失严重造成因地基自重应力而增加引起地面沉降。严格控制抽水时间、抽水量、井点位置、降水深度，针对粉砂地层应增加过滤网数，必要时要采取回灌技术；
c.厂房采取临时加固措施。针对门洞、结构柱采用门字型支架加固回顶，增强结构稳定性；
d.周边地表沉降裂缝及时采用高强度砂浆填实，防止雨水灌入地表，引起水位变化；
（3）控制基坑稳定性措施
a.控制出现超挖、早挖现象。要严格控制竖向挖土深度及挖土范围。结构未达到设计强度要求禁止开挖，防止强度或刚度不足，加大变形甚至破坏；
b.控制换撑要求，防止换撑构造不到位，时间不及时，强度不符合要求造成支护结构变形增加；
c.采用适合静力切割支撑拆除方式，尽量减少对周围环境扰动。
（4）加强基坑监测控制
基坑过程监测在深基坑施工中起着重要作用，施工过程中，项目以建设单位引领下，监理单位、施工单位、监测单位组成基坑巡视小组。针对地表沉降位移、管线沉降、墙顶位移、建筑倾斜、坑外水位等严格进行监测，监测频次每天一次，基坑开挖、支撑拆除施工时确保每天两次，基坑达到报警值时，邀请专家及设计单位共同磋商解决措施。
5 结语
基坑开挖过程是土体应力释放的过程。出现支护结构变形和周围环境变化属于正常现象，但周围环境变化应该控制在一定幅度范围内，超出范围会造成结构的破坏进而出现质量事故。本项目通过以上措施，保证了西侧浅层无桩基厂房结构安全稳定性，南侧市政管线无破损，基坑施工过程中，变形可控，圆满了完成了地下室封顶任务。因此，我们在深基坑施工过程中，应根据工程实际施工条件，从支护结构稳定性、基坑整体稳定性、周边建筑情况、地下水位控制等方面进行预控分析，采取针对性处理措施，才能取得更好的效果。
参考文献：
[1]李光照，郑刚，软土地区深基坑工程存在的变形与稳定问题及其控制—基坑施工全过程可产生的变形{J}.施工技术2011.07：5-9