由上海建工集团总承包部牵头，联合上海建工集团中央研究院、上海建工二建集团、上海建工七建集团、同济大学、上海建科院等单位共同完成的《中心城区超大型综合体地下空间施工安全控制技术研究》围绕地下空间施工风险演变及预测、地下空间关键施工工艺、周边环境安全评估及保障技术、施工安全监控系统研发、施工系统性风险管控等方面进行深入研究，从理论和实践上探索解决中心城区大型综合体地下空间施工所面临的难题，研究成果成功应用于上海绿地外滩中心工程建设，保证了紧邻黄浦江的深基坑群大面积地下空间施工的安全。

1.研发背景

上海绿地外滩中心地处上海中心城区，邻近黄浦江，将开发建设成为集办公、商业、酒店与住宅于一体的综合体建筑群，由10个地块组成，内嵌天主堂保护区。天主堂建造年代较久（已超过160年），为上海市文物保护建筑，房屋结构整体性较弱。绿地外滩中心基坑（群）施工不仅仅涉及基坑（群）本体安全影响，还涉及施工对周围密集建筑物（含保护建筑、地下轨交等）、周边重要生命线（煤气、供水、公共交通等）的影响。作为典型的中心城区综合体，其地下空间基坑群施工存在较大的安全隐患，具有施工难度大、安全风险高的特点。一旦出现施工安全事故，社会影响极其恶劣、经济损失极其严重。

2.技术路线

立足于中心城区大型综合体地下空间开发的现实需求，以上海绿地外滩中心为背景工程，对中心城区超大型综合体地下空间施工安全控制技术进行系统研究，借鉴上部结构施工控制的技术思路，从基坑变形和沉降预测、结构本体与保护建筑安全监测与评估、施工工艺创新、主动控制、监控系统研发等方面进行深入研究，力求解决中心城区大型综合体地下空间施工所面临的难题，降低施工风险，确保施工安全。

3.技术实现

（1）通过对基坑群施工全过程风险演变及控制技术研究，建立了基坑群施工全过程风险动态演变模型，为基坑群风险的动态管理提供科学指导。

深入研究大型基坑群的开挖变形特点及基坑群相互作用机理，以施工全过程风险为对象，研究基坑群施工风险链及各基础风险因素的内在演变关系，构建了基坑群施工全过程风险演变综合网络，结合理论分析、高精度数值模拟分析、现场监测和软土基坑群工程实践，建立全过程动态风险演变理论模型。基于参数修正的模型模拟结果与实测数据在变形值和变形形态上基本相吻合，为群基坑施工的次序规划和变形控制提供优化思路。

（2）开展了超大型综合体地下空间施工环境影响及安全控制技术研究，建立了地下工程施工影响下周边砖混结构的安全评估模型与简化方法。

以砖混结构为研究对象，明确地下工程施工对砖混结构的受力机理，建立损伤指标与房屋损伤等级之间的相互关系，提出基于结构状态检查的砖混结构安全评估模型与简化方法；在此基础上，研发了基于三维移动扫描的硬件和软件系统，实现了历史保护建筑的自动化变形监测，为中心城区大型综合体地下空间施工过程中既有历史保护建筑动态安全评估提供依据。

（3）针对群坑施工范围内浅基础建筑保护难题，提出了紧邻大、深基坑群的重点保护建筑主动加固与被动保护相结合的新工艺。

位于基坑群中部的天主教堂自身结构薄弱，整体性差、基础埋深浅，对周边环境变形敏感，各基坑降水和开挖产生的叠加效应进一步增加教堂保护难度。为此，提出主动加固与被动保护相结合的新工艺，通过桩基托换和伺服式钢支撑轴力补偿，桩体与托盘梁形成整体，教堂在开挖期间沉降一直处于±1厘米之间，满足了基坑群施工下教堂变形的严格控制要求，保证教堂处于安全可控状态。

（4）提出深基坑降水与回灌一体化方法和群坑统筹分阶段降水，保护周边大口径地下管线安全。

针对基坑周边的特定保护对象及本体开挖深度要求，提出深基坑降水与回灌一体化方法，建立了三维地下水运动非稳定流数学模型，预测降水引起的地下水位时空分布，形成了中心城区超大型基坑群同期交错施工方法，有效控制保护对象所处地段的承压水位降深及对应的沉降，保护了大口径地下管线安全。降压井与基坑止水帷幕立体图如图6所示。第二阶段减压降水后，预估地面沉降等。

（5）研发了基于建筑信息模型（BIM）技术的远程可视化监控平台及基坑施工安全预报警系统。

建立了基于BIM的信息化管理平台，结合大型有限元数值分析手段，设计了多种分析手段与分析途径以实现各类报警指标的警戒值预警，开发了具备多源异构数据融合功能、具有远程监控、实时监控、安全预警、专家分析等全面的基坑安全监、管、预和控的一体化管理功能的远程监控平台。

4.技术成果

研究成果申请专利11项，其中授权发明3项、授权实用新型6项、申请发明2项，软件著作权1项，发表论文4篇。研究成果经中国科学院上海科技查新咨询中心查新咨询，总体上达到国内领先水平，部分技术达到国际先进水平。

5.应用效果

研究成果在上海绿地外滩中心项目中成功应用，现已成功推广应用到上海徐汇中心、上海轨交12、13号线中，研究成果实现了中心城区大型基坑群施工项目周围环境的有效控制和保护，不仅能保证项目施工质量与安全，为项目施工顺利进行提供保障，还可大大提高项目安全建造的信息化水平，有效提高施工监控效率，减少地下工程施工对周边房屋影响的风险。

（冯瑞敏）