【摘 要】上海万科儿童医院项目周边环境复杂，给深基坑施工带来极大难度，如何减少相邻基坑之间施工影响、控制基坑变形尤为重要，通过本工程的基坑施工的实践来得出复杂周边环境下深基坑安全顺利施工的技术控制要点。
【关键词】群坑施工 计算机模拟 变形控制
1 工程简介
上海万科儿童医院项目位于新虹桥国际医学中心03-04（33-03）地块内，周边环境管线较多，东侧为已施工至基坑开挖的慈弘妇产科医院工地，西侧为待开工绿地美容医院工地，南侧为已建成地下连接通道，围护和开挖阶段要考虑不会造成原有建筑的破坏。基坑规模：基坑总面积6926m2，围护总长度350m。普遍开挖深度11.9m，局部深坑挖深13.4m。基坑围护形式采用：钻孔灌注排桩+止水帷幕+坑内水平支撑。基坑降水采用真空深井降水形式。相邻的上海慈弘妇产科医院项目基坑开挖面积约7750m2，基坑围护周长约350m。基坑普遍开挖深度为6.90m,集水井部位开挖深度8.4～10.7m。基坑围护结构采用钻孔灌注桩+双轴搅拌桩(高压旋喷桩)的挡土止水围护形式，一道钢筋混凝土支撑+斜撑换撑，深井降水体系。
图1 工程位置关系图
2 施工难点
（一）紧邻现有地下通道，构筑物通道保护要求高
工地南面现有的地下通道距离基坑围护内侧6.8m~9.8m，连通口与基坑零距离，通道埋深位于基坑第二道支撑位置，漂浮在基坑侧上方；施工降水、开挖、回筑阶段对地下通道的保护是本工程基坑工程的重点。
（二）项目周边有多个工地，群坑施工基坑风险大
项目东西向各有一个工地，其中慈弘妇产科医院正在施工围护工程，美容专科医院未施工，本工程正在施工工程桩，三个工程的基坑施工将存在同步与不同步状态，单个基坑施工与群坑同步、不同步施工对周边环境的影响比较复杂，多种因素共同作用，较难抓住影响基坑变形、周边环境变化的主要因素，施工前的群坑施工模拟、分析、实施、抢险是本工程技术的主要难点。
（三）开挖深度深，基坑变形控制要求高
本工程在地下室阶段将面临现场场地狭小的矛盾，如基坑东侧紧贴围墙，其余三侧条件也不容乐观。特别是由于工期紧张、地下室施工须大面积展开时，场内应提供充裕的材料加工和存储场地，但本工程的实际情况缺乏与之配套的场地条件。
3 施工技术
3.1 群基坑施工挖土、支撑施工技术
本工程分主体结构基坑和汽车坡道等小基坑先后施工，东西两侧工地协调工期进行基坑开挖，其中，东侧慈弘妇产科医院工地底板完成后，我方开始第二层土方开挖，对时间节点进行有效控制，群坑先后施工阶段，土方、支撑施工对东侧已完成基坑、西侧未开挖基坑、南侧地下通道的变形数据进行分析，用以指导后续开挖基坑的施工。
基坑竖向设两道混凝土支撑，根据支撑为分界土方分三层，每层土方开挖至支撑底标高，随后支模施工支撑。其中第一层土方实行大开挖，第一道支撑及栈桥跟进施工；第二层土方实施盆式开挖，先挖中间土方，坑边留土最后挖除，对于第二道支撑应优先考虑形成主对撑，以其更有效的发挥其作用和控制变形；第三层土方根据底板施工流程由东向西实施分块开挖并随挖随浇垫层，基础底板及相关工序及时跟进施工，以及早完成底板确保基坑稳定。主楼区域垫层施工完毕后开挖集水井及电梯井深坑。待慈弘妇产科医院工程完成围护桩、一道支撑、底板浇筑完成后，第一道支撑、栈桥达到要求强度后开挖第二层土方，施工第二道支撑。
图2 支撑剖面图
3.2 群坑同步施工支撑拆除综合施工技术
对传统的镐头机机械拆除与机械切割拆除技术进行有机的结合，对基坑变形重要敏感区域采用切割拆除，对非重要敏感区域采用镐头机机械拆除，分析拆除前、拆除中、拆除后的各个基坑变形情况来验证拆除综合技术的合理性。
拆除顺序：先脱离，再破碎，用切割机先使混凝土支撑与围檩切割脱离，钢筋可以先保留，待最后割除；待支撑和围檩脱离后，再把支撑梁进行分段破碎拆除。先拆连系梁、后拆主梁，最后破围檩。在进行贯穿整个基坑的主梁与围檩脱离时，应保证两端与围檩同步同时脱离。
支撑切割前必须在支撑下搭设排架，并对支撑切割前进行分块划分，划分原则：a.切割后的钢筋混凝土块严禁超过支撑排架承载力。b.每段钢筋混凝土切割长度控制在0.4~1.0m，重量控制在1.1t左右。c.支撑切割前应正确放样，使钢筋混凝土块体尽可能最大化，切割总量最小化，以达到最大经济效益及最快施工进度。
3.3 基坑监测与计算机模拟技术
基坑工程开挖对周边环境的影响，基坑施工前采用有限元数值模拟的方法，进行了基坑开挖对基坑南侧地下通道和和基坑西侧街坊2路地下管线影响的数值模拟分析（以地下通道影响分析为例）。
本次数值模拟采用大型岩土工程专业有限元软件Plaxis进行分析计算，以得出基坑开挖施工对周边环境附加变形的影响。
对基坑开挖及其对周围环境的模拟需要选择合适的本构模型，才能正确的分析问题、解决问题。本次分析计算模型中包含了土体、围护桩，支撑、邻近管线等结构。土体采用岩土工程广为应用的软土硬化模型，围护桩、支撑、邻近管线等混凝土构件采用线弹性模型，同时考虑了20kPa 的坑边超载。
主要计算荷载步：1）形成初始应力场；2）施工围护桩；3）施工支撑及开挖土体。
分析模型的水平方向为X向，竖直方向为Y方向。水平方向按照实际的基坑尺寸建模，考虑一定的开挖影响范围，模型水平方向总长取100m，基坑内侧按照对称原则选取一半基坑长度；竖直方向则取地表以下25m。模型左边界施加X向位移约束，底边界施加X、Y向约束，右边界施加对称约束。采用三角形15节点单元模拟土体、采用梁单元模拟围护桩和地下管线等结构构件，采用弹性支座模拟支撑。
基坑南侧地下通道距离基坑开挖边线最近约6.8m，地下通道顶板埋深约2.4m，底板埋深约8.3m，基础为Ф800钻孔灌注桩基础，桩长20m。本次模拟对象为基坑开挖过程中，该地下通道的变形情况。
计算模型及计算结果：
图4 水平位移云图
Uxmax=8mm,Uymax=8mm
1）经围护结构相关计算分析以及基坑监测情况对比，第一道支撑施工完毕后，暂停施工，待慈弘妇产科医院一道支撑和大底板施工完成后，万科儿童医院开挖第二层土方。东侧邻近围护桩位移量自始至终在报警值范围内（±40mm）。
2）经过有限元计算分析以及监测情况对比分析，上海万科儿童医院项目地下结构工程完成时，南侧地下通道累计位移量最大为12.14（报警值：40mm），本基坑围护措施满足周边环境安全性要求。
5 结语
近年，随着我国现代化建设的不断推进，城市用地越来越紧张，因而出现了大量的大、高、深工程，基坑和支护技术也因此得到了很大的发展，但是层出不穷的工程事故使得人们越发重视深基坑问题。在高层建筑工程深基坑施工中，周边环境的控制是困扰着施工人员的一个难题，很容易造成周边管线的破坏、基坑严重变形及周边建筑物基础破坏等情况，因此我们应该做好规划，采取有效的措施来减少类似问题的发生，把这些问题变形误差控制在允许范围内。通过紧密的施工部署和事前模拟，在施工时确保基坑安全，减少由于基坑变形过大而发生的抢险、停工、设计等、变更等事件，大大降低了基坑工程的建设成本。
参考文献：
[1] 张荣闯.基坑开挖的数值模拟及变形预测研究[D].辽宁工程技术大学.2009
[2] 赵其华,杨玉泉,孙钧.深基坑工程施工监测与信息化研究[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C].2002
[3] 刘艳军,孙敦本.深基坑变形控制研究进展[J].四川建筑科学研究:2011年01期
论文作者:周晖,夏小令
论文发表刊物:《防护工程》2019年14期
论文发表时间:2019/11/13
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