深大基坑工程混合支護(hù)體系與快速挖土技術(shù)研究

邵康樂

上海建工房產(chǎn)有限公司 上海 200080

1 工程實(shí)例

1.1 工程概況

浦江鎮(zhèn)125-4地塊項(xiàng)目位于上海市閔行區(qū)浦錦街道，東鄰浦錦路、西鄰浦秀路、北鄰陳行公路、南鄰周浦塘。基地占地面積為5.4萬 m2，總建筑面積為10.4萬 m2。本工程分為以下3個(gè)區(qū)域：

1）企業(yè)會(huì)所區(qū)域：1#～7#樓，均為2層建筑，16#樓為企業(yè)會(huì)所區(qū)域地下部分（含車庫(kù)、泵房等，以下簡(jiǎn)稱地下室），整體地下室1層。

2）商業(yè)街區(qū)域：8#～14#樓，8#樓為6層建筑，其余為3層建筑，15#樓為商業(yè)街地下室，整體地下室1層。

3）酒店式公寓區(qū)域：17#～20#樓均為16層建筑，21#樓為酒店式公寓地下室，整體地下室1層。

地下室分區(qū)如圖1所示。

圖1 地庫(kù)平面分區(qū)示意

1.2 基坑概況

本工程基坑總面積約4.7萬 m2，周長(zhǎng)約968 m。北側(cè)商業(yè)街區(qū)域挖深5.25 m（局部6.55 m），南側(cè)企業(yè)會(huì)所區(qū)域挖深4.95 m（局部6.25～6.40 m），東側(cè)酒店式公寓區(qū)域挖深5.30 m，基坑安全等級(jí)為三級(jí)。基坑周邊環(huán)境條件：東側(cè)浦錦路下有多條市政管線，并有一電纜線進(jìn)入場(chǎng)地內(nèi)部，距圍護(hù)邊線約1.28 m；南側(cè)周浦塘，防汛通道距圍護(hù)邊線約22.9 m；西側(cè)浦秀路下有多條市政管線，距圍護(hù)邊線約8.5 m；北側(cè)陳行公路下有多條市政管線，并有局部進(jìn)入場(chǎng)地內(nèi)部，距圍護(hù)邊線約4.8 m。環(huán)境保護(hù)等級(jí)除基坑?xùn)|側(cè)酒店式公寓局部區(qū)域?yàn)槎?jí)外，其余為三級(jí)。

1.3 工程地質(zhì)與水文概況

本場(chǎng)地地貌屬于上海地區(qū)五大地貌單元中的濱海平原地貌類型，基坑開挖范圍內(nèi)涉及的土層從上至下依次為：②粉質(zhì)黏土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾砂質(zhì)粉土、④淤泥質(zhì)黏土、⑤1a黏土、⑤1b粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土、⑥粉質(zhì)黏土。

場(chǎng)地內(nèi)潛水穩(wěn)定水位埋深為1.40～2.01 m，設(shè)計(jì)時(shí)地下潛水位按不利原則選取埋深0.50 m考慮。

1.4 不良地質(zhì)概況

本工程主要不良地質(zhì)為厚填土，其厚度在0.4～3.5 m，土質(zhì)較為松軟。

2 基坑工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

1）基坑開挖面積4.7萬 m2，周長(zhǎng)約974 m，屬于大面積基坑，在基坑開挖至基礎(chǔ)完成前，由于大面積卸荷作用，產(chǎn)生坑底回彈，將會(huì)引起臨時(shí)性負(fù)摩擦力，對(duì)圍護(hù)樁及工程樁樁身有一定影響[1-3]。

2）基坑面積大，東西向長(zhǎng)度約255 m，南北向長(zhǎng)度約189 m，根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，考慮對(duì)本工程基坑進(jìn)行分區(qū)開挖施工。

3）基坑邊線與基地紅線距離較近，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型造成一定的限制。

4）基坑周邊道路管線較多，圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理控制圍護(hù)體的變形，確保基坑鄰近設(shè)施的安全和正常使用。

5）場(chǎng)地內(nèi)填土局部厚度較厚，且第③層和④層淤泥質(zhì)土相對(duì)較厚，基坑設(shè)計(jì)、施工時(shí)均應(yīng)采取針對(duì)性措施。

6）本工程樁基工程先于基坑施工，開挖過程中應(yīng)特別注意對(duì)已完成樁基的保護(hù)。

3 基坑混合支護(hù)技術(shù)

3.1 混合支護(hù)體系簡(jiǎn)介

1）企業(yè)會(huì)所區(qū)域：一般開挖深度4.95 m，采用水泥土重力式圍護(hù)墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，局部結(jié)合雙排樁補(bǔ)強(qiáng)。

2）商業(yè)街區(qū)域：一般開挖深度5.25 m，采用型鋼水泥土攪拌墻圍護(hù)結(jié)合1道水平φ609 mm鋼支撐（角部設(shè)鋼筋混凝土支撐）的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

3）酒店式公寓區(qū)域：一般開挖深度5.30 m，根據(jù)周邊環(huán)境條件的不同，分別采用水泥土重力式圍護(hù)墻結(jié)合雙排樁補(bǔ)強(qiáng)和鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕加鋼筋混凝土角撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。本基坑混合支護(hù)體系布置如圖2所示。

圖2 本基坑混合支護(hù)體系布置

3.2 混合支護(hù)體系優(yōu)勢(shì)

考慮到基坑面積的大小、開挖深度，根據(jù)不同的場(chǎng)地情況，如何合理地設(shè)置圍護(hù)支撐體系顯得尤為重要。

本工程結(jié)合企業(yè)會(huì)所地下室、商業(yè)街地下室及酒店式公寓地下室等不同的幾何特征及開挖深度，布置了不同的圍護(hù)支撐體系（以下簡(jiǎn)稱“混合支撐體系”），具體布置可見圖2。

通過結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，本項(xiàng)目采用的混合支撐體系具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

1）一般施工現(xiàn)場(chǎng)，在前期圍護(hù)、樁基施工階段，往往受臨時(shí)施工用電功率的限制，大量的大功率設(shè)備不能進(jìn)場(chǎng)滿足施工現(xiàn)場(chǎng)所需。然而本工程采用的混合支撐體系，可以降低對(duì)大功率設(shè)備的需求，大大緩減了因用電量問題帶來的困擾。在用電量受限制的條件下，既能滿足施工進(jìn)度，又能避免出現(xiàn)臨時(shí)用電過載的現(xiàn)象，間接體現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2）針對(duì)圍護(hù)支撐施工而言，本項(xiàng)目結(jié)合整體進(jìn)度的要求，安排2臺(tái)水泥土攪拌樁機(jī)分別對(duì)商業(yè)街區(qū)域、酒店式公寓區(qū)域進(jìn)行型鋼水泥土攪拌樁的施工，待2個(gè)區(qū)域施工完成后，再進(jìn)行企業(yè)會(huì)所區(qū)域圍護(hù)樁的施工。與此同時(shí)，待型鋼水泥土攪拌樁達(dá)到一定強(qiáng)度后，便可施工商業(yè)街區(qū)域混凝土角撐、φ609 mm鋼支撐及酒店式公寓混凝土角撐。如此一來，商業(yè)街、酒店式公寓及企業(yè)會(huì)所這3個(gè)區(qū)域的圍護(hù)體系基本都能在同一個(gè)時(shí)間段達(dá)到強(qiáng)度，便于施工單位更好組織人力、物力、設(shè)備進(jìn)行后續(xù)土方的開挖，為后續(xù)施工贏得了寶貴的時(shí)間。

4 基坑快速挖土技術(shù)

4.1 土方開挖分區(qū)

目前在基坑工程中常用的土方開挖方法主要有分層挖土、分段挖土、盆式挖土、中心島式挖土等幾種方法，如何有效、便捷地進(jìn)行挖土對(duì)整個(gè)工程的安全施工及進(jìn)度具有重要的作用。由于本基坑屬于超大面積基坑，大面積基坑圍護(hù)施工，工期較長(zhǎng)，時(shí)間較難把握，后續(xù)大規(guī)模的土體開挖對(duì)周邊環(huán)境影響較大，容易造成基坑暴露時(shí)間過長(zhǎng)，基于“時(shí)空效應(yīng)”安全性減小，會(huì)對(duì)相鄰環(huán)境造成一定的影響，最終確定采用分段挖土、盆式挖土、中心島式挖土相結(jié)合的土方開挖方式。具體實(shí)施方式如下：

1）商業(yè)街區(qū)域基坑屬于長(zhǎng)條形基坑，根據(jù)號(hào)房后澆帶共分為5個(gè)區(qū)，且挖深達(dá)到5.25 m，采用分段開挖與盆式開挖相結(jié)合的方式最合適。

2）企業(yè)會(huì)所區(qū)域中間有留土區(qū)域，采用盆式開挖與中心島式開挖相結(jié)合的開挖方式最合適。

3）酒店式公寓區(qū)域基坑屬于方正形，且土方開挖深度達(dá)5.3 m，采用分段開挖與盆式開挖相結(jié)合的方式最合適。

本工程土方開挖本著“分塊、跳倉(cāng)”的原則進(jìn)行，根據(jù)后澆帶進(jìn)行分塊。企業(yè)會(huì)所區(qū)域分成A1—A11分塊，商業(yè)街區(qū)域分成B1—B5分塊，酒店式公寓區(qū)域分成C1—C8分塊。具體土方開挖分區(qū)如圖3所示。

圖3 土方開挖分區(qū)

4.2 土方開挖流程

本基坑具體的開挖流程如下：A 1—A 6、B 1—B3→A7—A8、B4—B5、C1—C2→A9—A11、C3—C4→C5—C8，從挖土流程上可以看出分為以下4個(gè)階段：

第1階段：企業(yè)會(huì)所區(qū)域A1—A6，商業(yè)街區(qū)域B1—B3挖土施工。

第2階段：待第1階段所開挖區(qū)域基礎(chǔ)底板澆筑完畢，強(qiáng)度達(dá)到80%后，企業(yè)會(huì)所區(qū)域A7—A8，商業(yè)街區(qū)域B4—B5，酒店式公寓區(qū)域C1—C2挖土施工。

第3階段：待第2階段所開挖區(qū)域基礎(chǔ)底板澆筑完畢，強(qiáng)度達(dá)到80%后，企業(yè)會(huì)所區(qū)域A9—A11，酒店式公寓區(qū)域C3—C4挖土施工。

第4階段：待第3階段所開挖區(qū)域基礎(chǔ)底板澆筑完畢，強(qiáng)度達(dá)到80%后，酒店式公寓區(qū)域C5—C8挖土施工。

5 結(jié)語

隨著基坑規(guī)模的不斷擴(kuò)大、開挖深度不斷加深，加之周邊環(huán)境也愈加復(fù)雜，采用合理的基坑圍護(hù)體系及土方開挖方式顯得愈發(fā)重要，在確保安全性的前提下保證經(jīng)濟(jì)性，因此，基坑設(shè)計(jì)方案的選擇和施工技術(shù)的改善對(duì)于施工效率的提高有著重要的意義。本文基于上海市浦江鎮(zhèn)125-4地塊項(xiàng)目，詳細(xì)地闡述了在充分考慮施工現(xiàn)狀條件和存在的問題的前提下，通過混合支護(hù)體系與快速挖土相結(jié)合的施工技術(shù)，有效地提高了土方開挖進(jìn)度，避免了基坑長(zhǎng)期暴露在外的現(xiàn)象，大大地提高了基坑的安全性，可為今后類似的工程提供借鑒。

[1] 劉德鈞.深基坑混合支撐體系設(shè)計(jì)改進(jìn)[J].鐵道建筑技術(shù),2012(6):79-83.

[2] 衛(wèi)朋,朱海濤,張丹.排樁加內(nèi)支撐組合結(jié)構(gòu)在基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2013,39(21):70-71.

[3] 張明聚,司峰軍,葉新豐,等.深基坑圍護(hù)混合支撐體系內(nèi)力與變形監(jiān)測(cè)分析[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,36(11):1496-1503.