鄰河超大面積深基坑的施工

佘清雅

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

1 工程概況

南昌綠地國際雙創中心項目位于江西省南昌市西北郊，項目總建筑面積約29.8萬 m2，其中地上最高42層，建筑面積約22.9萬 m2；地下2層，建筑面積約6.9萬 m2。超高層建筑的主樓采用框架核心筒結構，裙樓為框架結構。建成后，南昌綠地國際雙創中心將成為一座大規模、現代化、高品質的標志性商業綜合體。

本工程原場地為一片低洼魚塘，需對原狀魚塘進行必要的清淤、回填和整平后方可進行基坑的圍護和開挖施工。由于長期作為魚塘使用，場地基底附近普遍存在較厚的②淤泥、④淤泥質粉質黏土層等軟弱土層，屬高壓縮性、飽和、流塑的軟土，物理力學性質較差；軟弱土層以下依次為粉質黏土層、角礫、全風化-中風化千枚巖層，地層整體呈現上軟下硬的特點。

另外，本工程潛水穩定水位在基底以下5～7 m，因此地下水處理主要以上層滯水的疏排為主。考慮到場地原始狀態下地勢低洼，開挖階段基坑側壁與原始狀態較為接近，故不考慮設置隔水帷幕。

2 基坑支護方案設計

2.1 基坑概況

工程基坑面積約為34 700 m2，基坑總長約為780 m，基坑開挖深度為6.75～9.75 m，為大面積深基坑工程。基坑北側緊鄰公路，道路路面較高，現狀高差約7 m；基坑東側臨時施工道路，距離烏沙河50 m左右；西側為現場臨時施工道路；南側為臨時施工道路，路面標高約－3.70 m。整個基坑場地中部區域現狀魚塘地坪底標高低于周邊道路地坪4～7 m。案例工程的基坑屬于場地中部低洼，外圍道路面較高的非常規基坑工程。

2.2 基坑支護方案設計

案例工程為低洼區域再開挖的基坑工程，場地周邊環境條件及保護要求存在一定差異，其中基坑北側的市政道路及管線為重點保護對象。

1）滿堂支撐方案。常規基坑工程設置滿堂的水平內支撐體系可較好地控制基坑變形，但考慮到本工程基坑場地中部低、四周道路高，且南北高差逾3 m，支護結構受力不均。支模施工難度比較大，工程造價較高，會大大增加土方開挖及后期拆撐的難度。因此，從項目的經濟性、工期及施工的便利性方面考慮，本工程采用滿堂支撐不具有可行性。

2）預應力錨索方案。本工程基坑北側公路下分布有大量市政管線，具有一定的保護要求，預應力錨索的施工對管線的保護不利。同時，基坑北側、東側、南側的公路路基主要以回填土為主，在回填土中設置預應力錨索不合理，對該側的變形控制也較為不利。另外，采用預應力錨索將會超出基坑北側用地紅線，并對南側地塊的工程樁造成不利影響。因此，預應力錨索在本工程北側、東側及南側基坑支護設計也不具備適用性。

3）中心島＋局部支撐方案。由于本項目場地內部低四周高，具有實施中心島方案的良好的天然條件。考慮到基坑北側具有較高的保護要求，基坑可以采用中心島結合斜坡撐的方案。斜坡撐支撐于圍護樁與地下結構梁柱節點或基礎底板之間，利用主體結構作為支撐體系的一部分。北側斜坡撐可采用鋼筋混凝土支撐體系，僅設置1道。

南側由于道路邊線距離基坑邊較近，且淤泥質土層分布較厚，雖總體開挖深度與東側普遍相同，但考慮到對鄰近地塊的保護，故該側采用灌注樁排樁結合中心島＋1道鋼斜撐的支護方案。

由于基坑總體挖深相對較深，故在該臨時道路兩側分別設置灌注樁排樁，對各邊轉角區域通過設置局部的混凝土角撐進行過渡，地下室基坑支護如圖1所示，基坑北側支護典型剖面如圖2所示。

圖2 基坑北側支護典型剖面

3 關鍵施工技術

3.1 多種樁徑形式旋挖灌注排樁施工

本工程基坑圍護根據不同的地質及周邊情況采用多種直徑的旋挖成孔灌注：北側塔樓區周邊均采用φ950 mm@1 150 mm的灌注樁和φ950 mm@2 300 mm的后排樁，東側主要采用φ800 mm@1 100 mm的懸臂排樁，南側周邊均采用φ700 mm@900 mm的灌注樁排樁。

由于灌注樁樁徑多樣且分布密集，若使用傳統的隔樁法施工，通常需要待鄰樁灌注48 h或終凝后才進行中間樁的施工。當鄰樁間距較小，加上旋挖樁成孔對土層擾動較大，即使隔樁施工也有可能產生坍孔或串孔情況，造成混凝土灌注量增大。

針對旋挖樁施工速度快、旋挖機行走方便的特點，為了避免鉆孔互相干擾造成塌方[1]，本工程支護排樁施工采用跳樁法來加大鄰樁的施工時間間隔，并根據現場實際情況，先將基坑同一側相同樁徑的排樁施工完成，再施工另一種樁徑的排樁，減少更換鉆頭次數，避免因更換鉆頭而導致樁徑施工錯誤。

通過采用跳樁法代替傳統的隔樁法施工，能夠有效地增加鄰樁之間土體的穩定性，大大降低因孔內土體不穩定坍落導致鄰樁串孔的可能性。經統計，隔樁法施工的混凝土超灌量為10%以上，而采用跳樁法施工的混凝土超灌量為4.7%。經低應變反射波動測法對成樁質量檢測，一類樁占90%以上，無三類樁。

3.2 基坑斜坡撐與結構交叉作業施工技術

3.2.1 斜坡撐與結構交叉施工步驟

1）基坑周邊留土放坡開挖至基底，先施工中心島區域基礎底板及地下結構。

2）待中心島區域地下1層結構及牛腿施工完成，且達到設計強度80%后，在圍護樁與地下1層結構梁柱間施工混凝土斜坡撐，并通過鋼筋混凝土牛腿與地下結構連接。

3）中心島區域主體結構繼續向上施工，周邊留土區域待混凝土斜坡撐施工完成且達到設計強度80%后，進行周邊留土分級開挖至基底。

4）周邊留土自上而下分層開挖至基底后，施工周邊留土區域的基礎底板、換撐及地下結構。

5）待周邊留土區域的地下1層結構及換撐施工完成且達到設計強度80%后，拆除斜坡撐，繼續向上施工周邊地下結構至±0 m。

6）周邊地下室頂板施工完成后與中心島區域形成整體地下室，且達到設計強度80%后，周邊排樁與外墻間回填密實。

3.2.2 基于BIM技術的工況模擬

考慮到基坑斜坡撐施工換撐工序較多，與結構施工需交叉施工，且斜撐拆除需滿足混凝土結構強度和進度要求。為了有效配合現場施工，降低現場施工難度，保證整體施工進度，本工程利用Autodesk Revit軟件建立基坑3D模型，將地下室主體結構及圍護樁、斜坡撐、格構柱等繪制單元建立3D模型，實現圖紙可視化，通過3D模型讓現場施工人員直觀、完整地了解圍護結構、主體結構，形象地展示各施工工序的先后步驟，準確地掌握施工過程中的重、難點，使施工人員充分了解設計意圖。

通過BIM技術建立3D模型打破了基坑設計、圍護、施工之間的傳統隔閡，實現多方無障礙地溝通模擬。根據圍護圖紙與結構圖紙建立3D模型，對斜坡撐施工的每個工況進行模擬，通過三維可視化溝通加強了斜坡撐的施工現場、成本、進度、質量管理，節約成本，減少現場返工，提高工作效率[2]。

3.3 基坑深坑部位支護施工

3.3.1 深基坑場內加固

為保證施工安全，對開挖深度較大的深坑采用φ800 mm@600 mm高壓旋噴樁進行擋土加固，加固深度為－10.80～－22.30 m，單樁水泥摻量＞25%，增加被動土壓力，減小圍護變形[3]。

3.3.2 深基坑場內降水

對于需降水處理的部位，采用深井減壓降水的方法。在深井中聚水，深井水泵抽水達到基坑降水和土體排水固結的目的，使基坑內被動土壓力增強，減少圍護墻的根部位移，為基坑開挖創造有利條件。

提高降水效率，尤其是前期降水的效率，增加圍護墻內側土體側向壓力，本工程特在井管上設置上、下雙濾頭，降水水位在基坑底標高0.5 m以下。

深井成孔直徑在650 mm，井管直徑為300 mm。考慮到沉渣的因素，每口井的鑿井深度相應加深1 m左右。根據需要共設置6口降水井，降水井長度為10～12 m。

3.4 鄰市政主干道旁基坑多種形式結合支護施工技術

基坑北側為市政主干道，基坑東側作為施工主干道，需保障重型車輛進出工地，且距離烏沙河較近，因此基坑東北角圍護施工難度較大，在開挖過程中也易引起周邊沉降，因此需保證基坑本身和周邊環境安全。

深基坑的支護形式多樣，不同的支護方式在支護性能、造價等方面有很大差異[4]。根據本工程特點，在基坑東北角坑內設置1道鋼筋混凝土斜坡撐，撐于地下1層結構梁柱節點位置，待主體結構達到相應混凝土強度后再進行拆除。

周邊圍護體主要采用單排灌注樁排樁，局部塔樓區域間隔設置雙排樁，北側土方開挖按照斜坡撐工況合理放坡，并在放坡區域用三軸攪拌樁作為坑內被動區加固，加固深度范圍為護坡留土平臺面至基底以下4 m，且加固深度穿透基底附近的淤泥、淤泥粉質黏土層等軟弱土層。

采用雙排圍護樁＋三軸土體加固＋堆土放坡＋鋼筋混凝土斜坡撐等多種支護結構形式的圍護體系相結合，能夠保證上部土體的大面積開挖及其基坑支護結構的剛度要求，避免造成基坑坡頂裂縫和沉降，在安全和經濟上具有較大的優勢。

3.5 基坑復雜管線安全監測技術

由于基坑北側分布有較多市政管線，包括天然氣、強電、弱電、自來水、排水管，且離基坑較近，埋深淺。為了保證工程施工對周邊道路、管線不產生影響，把施工對環境的影響降到最低，在施工之前將部分距離基坑較近的市政管線先挖出并重新移位，保證管線安全。

在土方開挖前，調查分析基坑內地下障礙物的分布情形，核查周邊主要建筑物的確切位置、基礎形式、結構形式，務必確保在施工過程中圍護體系和周邊道路、地下管線及鄰近建筑物的安全，使整個工程地下施工能順利進行。在管線邊設置沉降觀測點，從圍護施工開始，到主體結構±0 m結構頂板施工結束且周邊回填密實后對基坑北側管線進行不間斷監測。

通過監測手段能夠對施工所可能產生的風險進行預估，通過及時調整就可以防治事故的發生，讓基坑施工的安全得到保障[5]。

4 結語

通過對南昌綠地國際雙創中心一期項目深基坑施工關鍵技術的研究，科學地運用了跳樁法、BIM技術、深井降水、多種形式的圍護體系結合、管線監測等一系列創新性技術，合理地解決了項目鄰河超大面積深基坑施工中遇到的施工難題。

本工程實施以來，未發生基坑坍塌和基坑涌水等影響工程建設的事件，施工進度進展順利，極大地提高了施工效率，同時降低施工成本，取得了不錯的社會效益與經濟效益。

本次技術研究形成了一套針對鄰河超大面積深基坑施工的綜合技術體系，可為后續此類型工程提供借鑒。