復雜條件下的深基坑施工與環境保護

上海奉賢工程建設管理有限公司 上海 201401

1 工程概況

本工程位于上海奉賢區南橋鎮城區，由一幢新建地上15 層（局部16 層）辦公樓、地下2 層停車庫組成，采用框架剪力墻結構形式。占地面積1 792 m2，建筑面積23 495 m2，地下面積為7 385.3 m2。采用樁筏基礎，基坑面積約為4 132 m2，周長約265 m，總挖土量約為40 000 m3。普遍區域底板面標高為-9.40 m，底板厚800 mm，開挖深9.7 m；塔樓區域底板面標高為-9.40 m，底板厚1 500 mm，開挖深10.4 m。基坑東側為南橋路，下有市政管線，與基坑邊線最近距離為5.50 m；南側有2 棟3 層磚混結構的居民樓，與基坑邊線最近距離為13.00 m；西側為空地；北側為農貿市場，與基坑邊線最近距離為13.00 m。

2 基坑圍護方案

2.1 圍護支撐體系

以鉆孔灌注樁結合φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕（水灰比0.55，水泥摻量13%）擋土；采用2 道鋼筋混凝土水平內支撐及加打鉆孔灌注樁內插鋼立柱的豎向支撐[1-3]。

2.2 止水體系

選用φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕。三軸攪拌樁入土深度為17.5 m，插入坑底以下7.8 m，以滿足坑內深井降水及對環境保護的要求。

2.3 擋土結構體系

1）在一般區域，采用φ850 mm@1 050 mm鉆孔灌注樁作為基坑圍護擋土結構，鉆孔樁入土深度20.5 m及21.0 m，以確保圍護體的墻底抗隆起安全系數滿足二級基坑的要求。

2）在深坑區域，采用φ950 mm@1 150 mm鉆孔灌注樁作為基坑圍護擋土結構，鉆孔樁入土深度增至25.0 m左右。

2.4 支撐結構體系

1）水平支撐。基坑內設置2 道鋼混凝土支撐，根據基坑實際，支撐平面布置主要采用集中角撐+對撐的形式，其中，第1道圈梁截面尺寸1 100 mm×700 mm，標高-1.85 m，對撐900 mm×700 mm，第2道圈梁截面尺寸1 300 mm×800 mm，標高-6.95 m，對撐900 mm×800 mm。

2）鋼立柱樁。土方開挖期間需要設置豎向構件來承受水平支撐的豎向力，本工程中采用臨時型鋼立柱作為水平支撐系統的豎向支撐構件。臨時鋼立柱由等邊角鋼和綴板焊接而成，截面尺寸為480 mm×480 mm，插入φ800 mm的鉆孔灌注樁內，灌注樁長25 m。鋼立柱在穿越底板的范圍內需設置止水片。

2.5 坑底加固墩

基坑內被動區和高差大于1.5 m的區域采用φ700 mm@500 mm的雙軸水泥土攪拌樁進行加固，以控制因長邊效應可能引起的壩體附加變形量。

3 施工重點

1）本工程周邊環境除北側相對較好外，其余邊界條件相對復雜，為了基坑開挖的安全及更好地保護周圍的建筑物、管線，故對基坑圍護、支撐、地下水位及南側樓房、東側南橋路、北側農貿市場的建筑進行全過程監測。

2）開挖過程中降水效果將直接影響到土方開挖的安全及質量，故降水質量是施工控制的重點。

3）本工程基坑占地面積大、基坑深、現場施工場地狹小、周邊管線復雜、工期緊，因此，分區、分層、抽條、對稱是開挖必須執行的原則。

4 施工關鍵點的技術措施

4.1 三軸水泥土攪拌樁施工

1）施工前，須先進行場地平整，路基以能行走120 t履帶式樁架為準。

2）根據有關方面提供的坐標基準點，按照設計圖進行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時標志。經復核驗收簽證、確認無誤后方可進行攪拌樁施工。

3）在三軸攪拌樁施工前，采用挖機開挖導向溝，導向溝尺寸必須與專家審核的方案一致，以保證三軸攪拌樁正常施工及便于放置型鋼定位架。開挖導向溝的余土應及時處理。

（12）前瞻性考核：將步驟（1）～（8）所產生的數據按7∶3隨機分為兩部分，一部分作為訓練集用于建立判定亞組的模型，另一部分作為考核數據集用于前瞻性考核，按步驟（10）～（11）分別計算出符合率和模型判對率。

4）垂直導向溝方向放置2 根定位型鋼，長約2.5 m，再在平行導向溝方向放置2 根定位型鋼，長約9 m，H型鋼的定位采用型鋼定位卡。

5）φ850 mm三軸攪拌樁的二軸中心間距為600 mm，根據這個尺寸在平行H型鋼表面用紅漆劃線定位，以保樁距精準。

4.2 鉆孔灌注樁

1）放樁位線：開工前，從各軸線引出樁位中心線，并加以保護樁位線及標志。

2）埋設護筒：定好樁位后，開挖圍護坑，按圖紙位置埋設護筒并回填密實；本工程護筒采用φ950 mm和φ1 050 mm，高1.2 m，埋設護筒時，其中心線與樁位中心線偏差不得大于20 mm，且護筒應高于地坪面20 cm，周圍用黏土回填夯實。

3）鉆機就位：鉆進成孔中心必須保證鉆機垂直度符合要求，鉆機就位后，底座必須用水平尺打好水平，轉盤中心與樁位中心的允許偏差應小于20 mm，垂直度小于1/150，以防開挖后樁位偏差過大。

4）正循環成孔：開孔時應遵循小水量、輕壓力、慢轉速原則，以防擴徑過大，特別是在護筒腳附近要慢速鉆進，使護筒腳有一定的黏泥皮，在鉆進過程中，最大鉆進速度不得大于1 m/min，在鉆進淤泥質黏土層時，要適當控制壓力（黏土5～25 kPa，砂土5～15 kPa）和轉速（黏土40～70 r/min，砂土40 r/min，最小泵量為50 m3/h），以防擴徑過大，且要少提動鉆具，換鉆桿時也應輕提，以防抽塌孔壁，一般在開孔及鉆進淤泥層時宜開1 擋擋速。

5）成孔泥漿的配制管理：合理地配制泥漿是成孔成敗的關鍵，在施工過程中，應嚴格按照土層條件的不同，選用不同性能的泥漿護壁。注入孔口的泥漿性能指標按施工規程要求執行。

4.3 支撐體系

圖1 基坑支撐體系

2）支撐施工：第1道和第2道支撐圈梁、對撐、邊桁架、角撐、八字撐等一次形成，側模采用九夾板、鋼管扣件連接，支撐梁中間設φ16 mm對拉螺栓。

3）第2道圈梁同灌注樁連接，灌注樁鑿出1～2 根主筋同圈梁主筋焊接，設斜拉筋，鋼筋規格、坡度、焊接按設計要求。

4）各層鋼混凝土支撐的拆除及換撐。當底板及傳力帶鋼混凝土達到80%設計強度時，即可拆除第2道鋼混凝土支撐。

拆除混凝土支撐時，宜先搭設滿堂鋼管腳手架，上鋪竹笆，拆除支撐可采用空壓機鑿除鋼混凝土，鑿出的碎鋼混凝土塊不得堆放在排架腳手上，應隨鑿隨吊，用卡車外運，吊運不得與上道支撐相碰。因結構立柱較長，須避開豎向結構的范圍。

在地下2層結構鋼混凝土全部完成并養護3～5 d后拆模，設置厚300 mm混凝土換撐板帶，再待傳力帶鋼混凝土強度達到80%后，方可拆除第1道鋼混凝土支撐，拆除工序同上。

4.4 深井降水

1）根據地質特點，本次工程深井降水目的為適當疏干含水量，特別是降低薄層砂質粉土的含水量，以方便土方外運；降低地下水位，有助于基坑內土體有效固結，提高基坑穩定性，使坑內被動區土體有一定固結，提供良好的干施工環境。

2）場地淺部地下水屬潛水類型，高水位埋深可按0.5 m、低水位埋深可按1.5 m計。為保證深井密封性，保持真空度，本工程深井采用多濾頭形式。逐層開挖，逐節拆除濾頭，并隨時采用黏土封閉井口周圍空隙，以保持下層土降水效果。

3）為了配合施工進度，加強降水效果，沿基坑周圍地面設置300 mm×300 mm的排水溝，每30 m設一沉淀收集井，排水溝內明水應及時排除，沉淀池應定期清理，保持排水暢通，防止明水回流基坑內。

4）本工程基坑開挖深度為9.7 m及10.4 m，根據深井降水施工經驗及本工程土質的特性，降水按180 m2左右布置一口井，共設28 口井，深井成孔φ700 mm，降水管φ273 mm，井管長16 m，井管的布置方法既要避開土體加固樁、工程樁、支撐，又要達到降水效果，這在施工方案中應預先明確并定位。

4.5 土方開挖

1）為確保基坑穩定，本工程采用分層、逐塊開挖澆筑支撐，待每道支撐平面體系全部形成后，再進行下層土方開挖。作為施工挖土依據，首先抓好挖土與支撐之間的時空效應關系，與有關各方做好協調接口工作，并制定了科學的基坑開挖原則：先撐后挖、分塊分層開挖，嚴格控制開挖深度[4-6]。

2）根據支撐平面布置及上下層支撐的凈空標高設置，共分為3 個階段開挖，每個階段又分4 塊進行開挖（以后澆帶為界限），并結合第1道支撐及棧橋平臺，作為挖土及地下室結構階段的施工棧橋。

5 結語

經施工監測，整個基坑從圍護、土方開挖到地下結構出±0.00 m，各項指標均在要求范圍內，保證了周圍居民的正常生活環境，以及道路的正常通行，取得了較為顯著的社會和經濟效益。