臨江深基坑施工難點的研究及對策

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

上海新建海航總部辦公樓項目位于浦明路與浦電路交界處，臨近黃浦江濱江綠地，占地面積20 832.9 m2，總建筑面積為87 943 m2。項目地下3層，地上主樓20層（建筑高度89.90 m）和裙樓5層。

場地東側浦明路為市政道路，北側為保利地產項目，南側為空地，西側距黃浦江江岸最近處40.00 m，江岸為人工直立防汛墻，緊鄰基坑9 m處為防汛通道。

基坑普遍區域開挖深度為14.70 m，局部深坑開挖深度為18.6 m。基坑圍護采用厚800 mm“兩墻分離”地下連續墻（長度26.5～29.5 m），地下連續墻兩側槽壁加固采用φ850 mm三軸攪拌樁。

2 基坑土體加固措施

1）地下障礙物較多，坑內加固由三軸攪拌樁改為高壓旋噴樁。由于場地原為煤炭堆場，場地下方存在大量建筑物基礎，深度在地下2～5 m，只能采用機械掏除。由于高壓旋噴樁機械較小，遇工程樁間隔時移動方便，且施工占地少，能很好地適應現有施工場地狹窄的不利條件，既減小了施工機械碰撞事故的發生，又避免了三軸攪拌樁置換率高對土體的不利影響[1,2]。

2）考慮到基坑安全，坑邊高壓旋噴樁加固由跳打改為采用裙邊封閉加固。保利項目與本項目基坑施工工期存在交叉重疊，同時本項目基坑北側與保利項目基坑南側接近于平行，距離為12～20 m，因此必須考慮保利項目施工對本項目基坑施工的不利影響。我方基坑開挖階段，保利項目也將進入施工期。根據基坑的影響范圍為開挖深度的2～3倍，兩基坑在施工期間將出現互相影響、變形相疊加的不利工況，北側圍護體和工程樁施工帶來的擠土效應、大量堆載和頻繁走車引起的附加荷載，以及基坑開挖后土體突然卸載等都會對本基坑施工造成極大的影響，風險難以預測。考慮到本項目基坑周邊環境復雜，且相鄰基坑同步施工帶來的不利影響，故項目技術人員提出對我方基坑其中三側（東側浦明路、西側黃浦江、北側保利基坑）進行滿堂裙邊加固，既保證安全，又考慮到經濟性（圖1、 圖2）。

圖1 初版被動區土體加固布置示意

圖2 修改后的裙邊加固 布置示意

3 基坑承壓水降水

根據布設的承壓水觀測孔內實測數據顯示，勘察期間⑦層內的承壓水水頭埋深在6.90～7.10 m之間。因此我們在初始方案中設置7口降壓井、6口觀測井，深度為35 m。但根據首次降壓井抽水試驗數據，由于本項目西側距黃浦江江岸最近處40.00 m，場內承壓水位受黃浦江潮汐影響較為明顯，回漲幅度在30～80 cm之間，存在較大風險[3]。

為此，我們決定調整降壓井的位置、數量及深度。第1次抽水試驗的降壓井與觀測井深度為35.0 m，濾管長度為6 m。單井降水時水位降深最大為0.85 m，而潮汐影響觀測井水位恢復最大幅度也在0.80 m。為了降低潮汐影響的幅度，我們將原單井水位降深的幅度提高1倍，將降壓井濾管長度改為12.0 m，井深度為41.0 m。

根據第1次抽水試驗結果，單井抽水最大水位降深為0.85 m，兩井抽水最大水位降深為1.16 m。根據原降水設計方案，場地內局部落深坑水位降深為1.54～5.83 m，故原方案不足以滿足基坑開挖時抗突涌穩定性要求。根據試驗結果計算，坑內最少需要7口降壓井才能滿足基坑減壓降水的需求。

考慮到坑內落深坑較分散，在原有減壓降水設計方案的基礎上考慮增加1口坑內降壓井，并根據深坑位置將降壓井進行調整。故此，坑內共布設8口降壓井（Y1～Y8），其中Y2、Y4井深度為35.0 m，其余為41.0 m。布設3口觀測井，其中YG3井深度為35.0 m，YG1、YG2井深度為41.0 m。布設2口坑外觀測井YG4、YG5，井深度仍為35.0 m。其中主樓位置集中布設Y1～Y4、Y6、YG3，以滿足深坑區域特殊的降水需求（圖3）。

圖3 優化后的降壓井平面布置示意

根據優化后的減壓降水方案，再次進行降水試驗，試驗過程中，各觀測井均有明顯的水位降幅，其中鄰近最深落深坑的2口觀測井中，Y1最大水位埋深為10.63 m，降深達4.58 m；YG3最大水位埋深為10.25 m，降深達4.03 m。其余各觀測井最大水位埋深均達到8.0 m。（以上水位埋深均以井口計，實際井口落低場地地面1.0 m以上）。2次數據對比表明，調整后達到了預期的效果，滿足了降水的要求（圖4）。

4 支撐棧橋布置及土方開挖

本工程基坑面積較大，基坑邊線距離紅線3～7 m，工期緊張，為保證總體進度要求，需要設置混凝土支撐棧橋來確保基坑土方開挖安全及場地交通運輸，如何優化棧橋，加快挖土速度，確保現場安全、快速、有序施工顯得尤為重要[4]。為此，我們精心策劃了支撐棧橋施工順序及土方開挖流程。

圖4 試驗過程各觀測井水位過程曲線

4.1 工況一：首層土方開挖及混凝土支撐施工

首層土方開挖采取大開挖，開挖標高+2.7～+4.2 m（絕對高程），開挖深度1.5 m，總土方量27 000 m3，支撐區域開挖至+2.6 m。第1道混凝土支撐分西半區和東半區2個區域施工，在首層土方西區完成開挖后開始“井”字形混凝土支撐西半側區域施工，首層土方東區完成開挖后開始“井”字形混凝土支撐東半側區域施工，如圖5所示。

圖5 首層土方開挖及支撐棧橋施工示意

4.2 工況二、工況三：第2、3層土方開挖及支撐施工

1）當第1道支撐、棧橋混凝土強度達到設計強度的80%，而且坑內降水維持正常，基坑監測值在警戒范圍以內的情況下，開始第2次土方開挖。

2）第2、3層土方開挖采取盆式開挖，開挖標高分別為+2.70～-2.95 m（絕對高程，下同）和-2.95～-7.25 m。

3）第2、第3道支撐根據盆式開挖流程，先形成中部“回”字形，再形成東西向對撐，然后形成南北向對撐，最后形成角撐，土方分區開挖平面如圖6所示。

5 混凝土支撐棧橋切割拆除

本工程混凝土支撐棧橋切割拆除有以下難點：

1）拆除工程量較大，地下室樓板較薄，樓板配筋較小，拆除時需要對建筑結構成品進行保護。

2）拆除工程工期要求較緊，棧橋下支撐梁吊裝困難，受起重質量限制，混凝土分塊小，切割量大，為了加快施工進度，需要投入大量切割機械及多點同時吊運。

3）本工程核心筒、人防出入口、汽車坡道處叉車無法行至支撐正下方，使支撐切割后無法使用叉車直接將支撐鏟運至吊裝點。

4）本拆除區域地處市區黃金地段，揚塵污染防治管理要求較高，要認真做好揚塵污染保護工作。

5）由于支撐梁密集且上下重疊，基坑面積較大，支撐結構復雜，給支撐梁的吊裝帶來很大困難，為保證吊裝過程的安全，必須做到萬無一失。

6）施工中需腳手架及支撐排架施工、切割施工、吊裝施工，工種較多。腳手架和支撐排架的及時搭設可確保切割的順利進行，支撐的順利切割吊裝可確保圍檁的順利切割。各個工種之間密切配合方可確保支撐和圍檁的順利拆除，這對拆除施工的組織安排、安全管理、協調等工作要求較高。

7）本工程施工場地狹小，無法滿足正常施工需求，施工使用的機具、鋼管支架及腳手架、鋼板、槽鋼等在切割每一道鋼筋混凝土支撐后都必須撤離施工場地。

針對以上難點，經過方案反復對比、研究討論，本工程支撐、棧橋拆除采用低噪聲、低粉塵的線切割技術。根據施工流程要求，地下室大底板完成后，拆除第3道支撐；地下3層結構完成后，拆除第2道支撐；地下2層結構完成后，拆除第1道支撐及施工棧橋。使用10臺鉆石鏈條鋸（SK-SD線據機）及30臺排孔切割機同時展開工作。

為使支撐拆除與結構施工能分區域流水施工，第1道支撐拆除時考慮到交通需要，先拆除支撐部位，后拆除棧橋部位，棧橋部位配合地下1層施工，首先拆除主樓及裙房部位，第2、3道支撐拆除根據后澆帶分6大塊（圖7），拆除順序為1→6。

圖6 土方分區開挖平面示意

圖7 第2、3道支撐拆除分區示意

支撐排架搭設采用φ48 mm×3.5 mm鋼管組合搭設到支撐梁底，排架縱向和橫向間距500 mm，兩側設連續剪刀撐，按切割拆除的施工工藝分區、分塊拆除支撐。每一段支撐梁通過切割分為3～6塊，支撐混凝土的質量一般控制在3 t以內，切割前應計算好尺寸，用油漆畫出切割邊線。每一塊混凝土必須先由叉車從支撐下轉移出來后方可起吊，禁止斜向起吊，吊出基坑直接裝車后運出現場，再行粉碎處理。

6 結語

目前場地已施工至上部結構施工階段，通過觀測數據來看，我們可以得出如下結論[5-11]：

1）坑底加固改用高壓旋噴樁加固，有效避免了原設計方案所帶來的困難，坑邊高壓旋噴樁加固則由跳打的方式改為裙邊封閉加固，根據基坑變形監測數據得出，基坑變形得到了有效控制。

2）根據在降壓井優化設置后的抽水試驗所得出的結果分析，開啟3口降壓井，鄰近最深落深坑區域觀測井水位埋深為10.25～10.63 m，考慮到井口落低地面約1.3 m，僅開啟了3口試驗井，YG3的水位降深已達4.0 m，開啟5口降壓井后，YG3的水位可以滿足最深落深區設計要求的水位降深。這表明降壓井位置、數量和深度的優化是合理的。

3）合理安排支撐棧橋施工及土方開挖流程，盡最大可能地保證了臨近黃浦江深基坑的施工安全。

4）支撐棧橋的拆除采用靜音線切割技術，低噪聲、低粉塵，極大地響應了綠色施工，相比傳統的拆除方式，還縮短了工期、降低了施工成本。