復雜環境條件下基坑圍護施工中的地下障礙物處理

劉 怡

上海建工房產有限公司 上海 200080

新建工程施工中難免會碰到原有建筑的一些地下障礙物，如何正確合理地選擇處理這些地下障礙物的方法是保證基坑施工順利進行的關鍵[1]。

1 工程概況

某生活污水處理站工程位于上海市閔行區浦江鎮，整體設置1層地下室，局部有地上結構。基坑面積約1 900 m2，基坑周長約260 m，開挖深度約7.3 m。基坑周邊環境較為復雜，基坑東側及南側緊鄰在建宿舍樓小區，東側基坑邊線距離地下室基礎邊線僅2.8 m。該小區由4棟18～20層高層住宅及整體設置的1層地下室組成（圖1）。結構形式為框架-剪力墻結構。基礎形式為樁筏-承臺基礎，樁基采用φ600 mm的PHC管樁，基礎埋深6.65～8.15 m。該小區基坑采用在連續套接的三軸水泥土攪拌樁內插入預制混凝土矩形樁形成的復合擋土止水圍護結合裝配式預應力魚腹梁鋼結構支撐的支護結構形式。目前該小區地下室已建成，正在建高層住宅的上部結構。基坑西側邊線與用地紅線間距9.9 m，與小河間距19.9 m。由于南側在建宿舍樓小區的施工需求，基坑西側及北側設有混凝土臨時施工道路，作為運輸預制構件型卡車的通行道路，因此，距離基坑邊線非常近，必須考慮車輛荷載的影響。綜合而言，本基坑環境較為復雜，需考慮因素較多。

圖1 基坑環境平面示意

根據工程地質勘察報告，本場地屬于濱海平原地貌類型，主要由黏性土、粉性土及砂土組成。從地基土的力學參數來看，土質條件較差，有較厚的淤泥質土層，并且場地內局部分布有暗浜。基坑開挖所影響到的地層從上至下依次為：②褐黃-灰黃色粉質黏土、③灰色淤泥質粉質黏土、③夾灰色砂質粉土、④灰色淤泥質黏土、⑤1灰色黏土。其中，第④層灰色淤泥質黏土層力學強度低、層厚大，對圍護結構變形控制十分不利。

2 基坑支護設計方案

根據本工程基坑特點并綜合考慮基坑安全性、環境條件、施工可行性、經濟性、施工工期等因素后，選定如下設計方案：

整體方案選用型鋼水泥攪拌墻結合一道鋼筋混凝土水平支撐的支護結構形式（圖2），普遍區域型鋼采用“插二跳一”的布置形式，基坑東側緊鄰已建地下室及局部靠邊深坑區域采用密插的布置形式，其中局部靠邊深坑區域深坑型鋼加長以滿足受力變形控制要求。

圖2 基坑典型剖面示意

型鋼水泥土攪拌墻具有較好的剛度和止水性能，能夠滿足本基坑的擋土及隔水要求；且內插型鋼可在基坑施工完成后回收利用，造價較為經濟；此外，型鋼水泥土攪拌墻養護時間短，可有效縮短施工工期、降低施工措施費，具有較好的社會效益和經濟效益[2]。

為了控制圍護體的變形，加強基坑穩定性，基坑南北邊中部及整個東側區域被動區土體分別采用φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁墩式加固及裙邊加固，加固體寬度為4.45 m，加固范圍為坑底以下4 m。在本工程中因土質較差，攪拌樁水泥摻量適當提高。

3 基坑圍護施工遇地下障礙物的處理

由于施工單位未進行前期障礙物探查以及鄰近在建小區原圍護定位不準確，基坑圍護施工過程中在東側和南側相繼發現了樁頂埋深為5 m的400 mm×400 mm預制方樁、埋深約2 m的1 200 mm×700 mm老圍護圈梁及預制混凝土矩形樁。

本工程老圍護圈梁尺寸較大，埋深較淺，可以先將其暴露出來，再通過人工用風鎬來鑿除混凝土，待鋼筋暴露出來之后再將其切斷，然后再分塊、分段運走。

本工程發現的預制方樁及預制混凝土矩形樁等障礙物，剛好位于圍護樁樁位，也可采用全回轉鉆機清障[3]。全回轉鉆機啟動之后就會發生向下的扭矩和壓力，接著驅動鋼套管也開始轉動，通過管口的高強刀頭來切削鋼筋混凝土及土體等地下障礙物，把驅動鋼套管一直鉆入到樁底，在鋼套管鉆入樁底的同時帶動套管內的土體，從而破壞了被拔樁與土體之間的固結力，樁身和土體互相脫離，鋼套管鉆入樁底后通過其自身的起拔能力將鋼套筒起拔，同時帶動被拔樁一起頂升，之后吊車直接拎動被拔樁并將其徹底拔出，然后在拔除鋼套筒的同時回填水泥土，從而盡可能因施工避免影響周圍環境。

全套管障礙物處理技術對周圍環境和位移的影響比較小，而且施工速度也比較快，往往應用于建筑物附近施工時對地下障礙物的清除，但是費用比較高，所需施工場地范圍較大。由于本工程場地狹小，環境復雜，這種清障設備不一定能施工。

障礙物的處理方法除了對其清除外，也可以采用繞過障礙物的處理方法。針對埋深較深、樁徑小的預制方樁和預制矩形樁，由于本基坑面積不大、工期要求緊，選擇繞過的辦法可行性和性價比更高，而直接拔樁則有把樁拔斷形成新障礙物的風險，所以最終選擇了圍護樁移位的方式繞過障礙物，同時采取壓頂梁外凸包裹住型鋼的方式保證圍護整體性，并采用高壓旋噴樁在內外側封閉，形成可靠的止水帷幕（圖3）。

圖3 遇障礙物后圍護調整方案

同時，采取了以下施工技術措施：圍護施工前，施工單位準確探查好障礙物的位置，復核圍護樁的尺寸及定位，避免障礙物影響圍護施工，保證圍護樁有效搭接，確保止水帷幕封閉；基坑開挖前進行預降水，檢查降水效果后再進行開挖，如有漏水現象，立即通知相關各方，協商處理對策，確保工程安全；在障礙物補樁位置設置監測點，施工中加大監測頻率，若發現監測值超報警值，立即通知工程各方，及時采取如堆載反壓等措施進行處理。

本工程采用信息化施工，采用第三方基坑監測，監測方反饋的數據顯示，本工程基坑圍護應力變形數據均在規范容許范圍之內[4]。

4 結語

在復雜環境條件下的基坑圍護施工過程中，經常會碰到各種各樣的地下障礙物，使圍護結構無法施工。本文結合實際工程簡單分析了針對不同地下障礙物的不同處理方法，其中有清障的方法也有繞過障礙物的處理方法。本工程因地制宜，選擇了以圍護樁移位的方式繞過障礙物，并采取相應的施工技術措施，同樣取得了較好的工程應用效果，對其他類似工程具有一定的借鑒意義。