一、前言：從八十年代末到2000年上海分別建成了地鐵一號(hào)線與地鐵二號(hào)線，在工程實(shí)踐中不斷探索，不斷總結(jié)，不斷提高的過(guò)程中，老一代地鐵建設(shè)者發(fā)現(xiàn)了軟土地基深基坑開(kāi)挖過(guò)程中地層位移變形的“時(shí)空效應(yīng)”規(guī)律，這一規(guī)律的發(fā)現(xiàn)對(duì)上海地鐵深基坑施工安全起到了決定性的作用。“時(shí)空效應(yīng)”顧名思義即充分利用軟土基坑坑內(nèi)土方開(kāi)挖后，土體變形在時(shí)間和空間上的滯后特性，及時(shí)架設(shè)支撐與預(yù)加軸力平衡圍護(hù)內(nèi)外土壓力差，從而達(dá)到控制圍護(hù)變形和周邊地面變形的挖土與支撐兩道工序組合工況效應(yīng)。

目前正值我公司在大力拓展地鐵施工業(yè)務(wù)之際，將會(huì)遇到愈來(lái)愈多深基坑挖土施工與周邊環(huán)境安全保護(hù)問(wèn)題。但由于基坑挖土與支撐安裝工序不是工程實(shí)體結(jié)構(gòu)的一部分，不存在傳統(tǒng)意義上的質(zhì)量好壞概念，所以往往會(huì)在基坑挖土上最大限度的壓縮工期，這一做法很可能會(huì)產(chǎn)生挖土與支撐兩道工序脫節(jié)、基坑開(kāi)挖面過(guò)長(zhǎng)、后續(xù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)底板跟不上挖土速度等問(wèn)題從而導(dǎo)致基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和周邊建筑物、地下管線沉降等。

希望通過(guò)我項(xiàng)目部基坑挖土施工的深刻教訓(xùn)，和幾點(diǎn)運(yùn)用“時(shí)空效應(yīng)” 理論順利完成基坑挖土體會(huì)的淺述，以引起一線施工管理人員對(duì)運(yùn)用“時(shí)空效應(yīng)” 理論進(jìn)行基坑開(kāi)挖土的重視。

9號(hào)線一期七寶車站主體基坑端頭井采用800mm厚31米深地墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段采用600mm厚29米深地墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)；端頭井開(kāi)挖深度16.8m,標(biāo)準(zhǔn)段開(kāi)挖深度15m左右；端頭井與標(biāo)準(zhǔn)段均設(shè)5道Φ609×16鋼管支撐；坑底下3m采用旋噴樁抽條對(duì)撐加固。

基坑北側(cè)距圍護(hù)22米有一9層在建建筑，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，箱形基礎(chǔ)埋深5米，大底板下設(shè)有32米深Φ800鉆孔灌注樁�；�坑南側(cè)距圍護(hù)結(jié)構(gòu)6米有兩棟6層磚混結(jié)構(gòu)待遷民房，片筏基礎(chǔ)埋深約2米，基底下長(zhǎng)期積水，兩棟房屋均修建于八十年代，結(jié)構(gòu)尚好。

（一）第一階段土方開(kāi)挖

第一階段基坑沿深度分5層土開(kāi)挖，沿縱向分為八個(gè)開(kāi)挖段和以6米左右劃分為若干小段（分塊）開(kāi)挖。一～二層土開(kāi)挖深度為相應(yīng)支撐底下20cm，三～四層土為了滿足小挖機(jī)操作凈空需要，均超挖至相應(yīng)支撐下1米左右。

基坑開(kāi)挖時(shí)西端頭井盾構(gòu)出洞加固尚未完成，所以先從屬于兩棟民房范圍的第二開(kāi)挖段開(kāi)始挖土至第六開(kāi)挖段第三層土?xí)r，西井加固完成又調(diào)頭開(kāi)挖第一開(kāi)挖段（西井）�；�坑開(kāi)挖過(guò)程中一道撐安裝到位滯后圍護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂受力狀態(tài)下與地面結(jié)合部位均拉開(kāi)1～2cm；每層土普遍存在超挖現(xiàn)象；二、三、四道撐安裝均不及時(shí)；五道撐個(gè)別部位支撐在土方開(kāi)挖完成后到支撐安裝到位的時(shí)間達(dá)36h；再加上圈梁施工時(shí)破壞該開(kāi)挖段北圍護(hù)4個(gè)測(cè)斜點(diǎn)和南側(cè)2個(gè)測(cè)斜點(diǎn)，因此沒(méi)有監(jiān)測(cè)到開(kāi)挖時(shí)該段的圍護(hù)變形情況，遠(yuǎn)離開(kāi)挖區(qū)域的測(cè)點(diǎn)圍護(hù)位移速率加大也因存在僥幸心理而未引起重視。

基坑開(kāi)挖到第二開(kāi)挖段坑底時(shí)（4#房位置），監(jiān)測(cè)方發(fā)現(xiàn)4#房西北測(cè)點(diǎn)突沉5cm/24h，其余測(cè)點(diǎn)沉降速率亦增大，次日加密監(jiān)測(cè)頻率發(fā)現(xiàn)4#房西北測(cè)點(diǎn)繼續(xù)沉降速率達(dá)3cm/12h，同時(shí)房屋周邊地面及天井房已與房屋主體結(jié)構(gòu)有明顯拉裂錯(cuò)位現(xiàn)象。通過(guò)采取加撐和加快基坑封底的措施基本穩(wěn)住4#房屋突沉現(xiàn)象，但由于開(kāi)挖施工的東移位于4#房東側(cè)的3#房沉降速率也增大達(dá)3cm/24h。

（二）第二階段土方開(kāi)挖

出現(xiàn)險(xiǎn)情后調(diào)整土方開(kāi)挖方案，嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”理論“分層、分段、分塊、均衡、限時(shí)、限量、隨挖隨撐、嚴(yán)禁超挖”原則進(jìn)行土方開(kāi)挖，基坑沿深度方向分為六層土開(kāi)挖，每層土均開(kāi)挖到相應(yīng)支撐底下20cm；第5道支撐提高70cm，5道撐下1.4m增設(shè)第6道支撐；以每幅地墻寬度為一開(kāi)挖單元（分塊），每塊土方開(kāi)挖與支撐安裝時(shí)限均控制在16h以內(nèi)。二階段土方開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格遵守“時(shí)空效應(yīng)”挖土原則和增設(shè)第六道支撐后，基坑圍護(hù)側(cè)向位移與房屋沉降變形趨向于收斂。

（三）第三階段土方開(kāi)挖

順利通過(guò)了建筑保護(hù)部位的基坑土方開(kāi)挖后，為了節(jié)省成本，在第二階段土方開(kāi)挖的基礎(chǔ)上基坑取消了第6道支撐，同時(shí)第5道支撐降底70cm，第六層土與第五層土合為一層土一起挖除，每塊土方開(kāi)挖與支撐安裝時(shí)間控制在12h～16h之間。由于該段沒(méi)有地面建筑物的超載和嚴(yán)格控制每小塊土方開(kāi)挖的無(wú)撐暴露時(shí)間， 所以該段基坑圍護(hù)及周邊地面變形均未超過(guò)基坑一級(jí)安全保護(hù)要求數(shù)據(jù)。

通過(guò)七寶車站主體基坑不同工況的三個(gè)階段的基坑開(kāi)挖與支撐安裝施工總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)如下：

　�。ㄒ唬┮浑A段開(kāi)挖圍護(hù)變形大與周邊建筑物沉降原因分析

1、基坑周邊地面有兩棟6層房屋超載較大，離基坑較近，由于給水管泄漏房屋基礎(chǔ)下臥層土體長(zhǎng)期泡水土體軟化，抗剪能力大大降低；

2、④層淤泥質(zhì)黏土層較厚，且頂板埋深較淺，該土層處于第四、第五層土超挖較深，支撐安裝拖后的深度范圍。淤泥質(zhì)黏土具有含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低、滲透性差、靈敏度較高的特點(diǎn)，受基坑開(kāi)挖擾動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生流變現(xiàn)象，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差；

3、一道撐安裝拖后，開(kāi)挖面過(guò)長(zhǎng)，各開(kāi)挖段基坑相對(duì)暴露時(shí)間長(zhǎng)，累計(jì)變形大，土層受擾動(dòng)大；

4、各層土均存在超挖現(xiàn)象，尤其第四、五層土開(kāi)挖工況與設(shè)計(jì)計(jì)算工況不一至；

5、挖土與支撐工序沒(méi)有銜接緊密，支撐安裝時(shí)間拖后，基坑圍護(hù)無(wú)撐暴露時(shí)間長(zhǎng)；

綜上所述引起圍護(hù)變形大與周邊建筑物沉降原因?yàn)椋簻\層土泡水軟化，在土體擾動(dòng)產(chǎn)生流變現(xiàn)象后在地面超載作用下加上第四、五層土開(kāi)挖時(shí)無(wú)撐暴露時(shí)間長(zhǎng)，所以基坑圍護(hù)穩(wěn)定性差，側(cè)向位移劇增，但由于該部位測(cè)斜點(diǎn)破壞沒(méi)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，愈演愈烈最后發(fā)生2棟房屋出現(xiàn)不同程度的突沉現(xiàn)象。

（二）二階段土方開(kāi)挖

二階段嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”理論挖土原則進(jìn)行土方開(kāi)挖，且增設(shè)了第六道支撐和把底板澆筑混凝土?xí)r間從7天縮短為3天，開(kāi)挖時(shí)對(duì)土層擾動(dòng)小，支撐及時(shí)所以基坑圍護(hù)與周邊建筑物沉降變形趨向于收斂。

（三）三階段土方開(kāi)挖

三階段淺層土嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”進(jìn)行挖土，底層土工況雖然與設(shè)計(jì)計(jì)算工況不一致，但由于一～四層土開(kāi)挖時(shí)圍護(hù)變形小，土層基本沒(méi)受到擾動(dòng)，五、六層土一起挖除后支撐快速安裝到位充分利用土層位移變形的“滯后“特性，及時(shí)利用支撐預(yù)加軸力來(lái)平衡坑內(nèi)挖土卸載后引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力差。所以第三種開(kāi)挖工況下基坑圍護(hù)與周邊地面變形值均未超出基坑一級(jí)安全保護(hù)要求，

通過(guò)七寶車站主體基坑土方初期開(kāi)挖中由于施工失誤造成基坑圍護(hù)變形徐續(xù)劇增與周邊建筑物突沉，和后期運(yùn)用“時(shí)空效應(yīng)”理論指導(dǎo)基坑挖土與支撐安裝施工及采取“限時(shí)限量、嚴(yán)格控制圍護(hù)無(wú)撐暴露時(shí)間、嚴(yán)禁超挖”等挖土措施后，基坑圍護(hù)與周邊環(huán)境變形均控制較理想范圍內(nèi)的對(duì)比證明了：軟土地基深基坑開(kāi)挖過(guò)程中存在地層位移變形的“時(shí)空效應(yīng)”規(guī)律。