組合圍護形式在深基坑施工中的應用

徐一博

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

隨著社會的快速發展，人民美好生活的需求日益增長，為滿足現代建筑基本的使用功能要求，通常會設置整體連通的地下車庫。深基坑工程作為建筑施工中的關鍵環節之一，其施工越來越受到建筑行業的重視。在保證安全且可靠的基礎上，合理且兼顧經濟性極為重要，單一的支護形式已經難以滿足上述全部要求[1-4]。本文以上海市閔行區某公建項目為例，選定組合圍護形式作為基坑圍護的施工方案，就基坑施工中遇到的實際問題進行分析，可為類似工程提供相應參考。

1 工程概況

工程建設用地位于上海市閔行區華西路金都西路，用地北側為馬扎克廠區，場地西側為老紫江河，東側及南側為規劃建設中的其他項目。項目用地整體呈矩形，東西向約長129 m，南北向約長203 m，基坑面積為19 970 m2，基坑普遍挖深為5.6 m。本項目由3棟塔樓、裙房及1層地下車庫組成。

2 圍護方案設計

2.1基坑特點分析

1）地庫外墻距離用地紅線僅4 m左右，使得圍護結構用地空間緊張，對圍護選型產生部分限制。

2）基地周邊鄰近工業廠區及河道，影響基坑開挖及圍護結構施工，且場地內分布的淺層粉質土透水性強，對基坑工程防滲漏功能提出相當大的挑戰。

3）建筑工程體量大，工期較為緊迫，基坑方案選型需要結合場地、工期等各項因素綜合考慮，合理進行施工流水組合和施工進度安排。

2.2基坑圍護方案設計

基坑圍護方案的設計關系到土力學中強度和穩定等問題，并且應根據項目的實際情況進行仔細計算和論證。為確保基坑周圍建筑物、管線、道路安全，施工過程中不僅要保證邊坡的穩定，而且要滿足變形控制的要求。

綜合分析基坑平面、開挖深度、地質條件，充分考慮環境及工程造價等因素，結合穩定性分析計算成果，經過專家評審論證，選定方案如下：西側采用水泥土重力式圍護墻結構（φ700 mm@500 mm雙軸水泥土攪拌樁），北側采用三軸攪拌樁＋套打鉆孔灌注樁的形式，東側及南側采用SMW工法樁＋φ609 mm斜拋撐的形式，SMW工法樁采用φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁內插H500 mm×300 mm×11 mm×18 mm型鋼，具體圍護方案見圖1。

圖1 圍護方案示意

2.2.1 西側臨河區域

西側臨河區域環境保護等級三級，附近無保護性建筑且滿足放坡要求，結合經濟性及工期要求，采用水泥土重力式圍護墻結構。同時為有效減小圍護的變形和位移，以及減小長邊效應影響，對基坑周邊被動區土體進行加固，并在迎坑面插入H500 mm×300 mm×11 mm×18 mm型鋼，有效提高了圍護結構的整體剛度。

2.2.2 東側及南側區域

東側及南側區域周邊鄰近園區交通道路，基坑邊距離紅線僅4 m，無法滿足放坡條件，并且存在多處暗浜不良地質條件，該區域采用三軸水泥土攪拌樁＋φ609 mm斜拋撐的圍護體系，采用雙軸攪拌樁對坑內被動區土體進行加固。該區域坑邊留土后挖，利用先期施工底板設置牛腿，并開槽設置φ609 mm斜拋撐，待斜拋撐體系形成后再進行坑邊挖土。三軸水泥土攪拌樁施工工藝較為成熟，對周圍環境影響較小，圍護樁剛度較大，抗變形能力強；坑內支撐體系采用角撐結合邊桁架的平面布置形式，便于組織土方開挖、加快流水施工速度，有效地縮短施工工期。

2.2.3 北側臨廠房區域

基坑北側臨廠房區域，環境保護要求三級，基坑邊線距離紅線近，為減少基坑開挖期間圍護變形對已建廠房的影響，該區域原計劃采用SWM工法樁內插H型鋼的圍護形式，經過專家評審后采用三軸攪拌樁內套鉆孔灌注樁的圍護形式，并在水平方向設置混凝土圈梁及混凝土角撐，形成一種復合支護體系，能有效增加圍護體系的抗側剛度，從而提高圍護結構整體的抗變形能力，最大程度降低基坑開挖對已建廠房的影響。

3 基坑土方開挖流程

結合基坑的圍護形式，西側重力壩剛度較小，且長度較長，分成4段開挖；北側三軸混凝土攪拌樁內套打鉆孔灌注樁，剛度強、圍護距離短，分成一段開挖；東側及南側三軸水泥土攪拌樁＋φ609 mm斜拋撐，必須先撐后挖，各分一段開挖。基于以上分析，本工程基坑土方開挖分為5塊依次進行開挖（圖2）。

圖2 挖土流程分塊

1）北側套打區域剛度最大，因此最先進行挖土（圖3～圖5）。

圖3 北側套打區域挖土流程

圖4 北側套打區域圍護剖面示意

圖5 北側套打區域圍護變形數據

由圖5可得出，基坑變形大小為：北側＜東側＜西側，基本符合方案設計要求。

2）由于東側及南側斜拋撐安裝需要先設置牛腿，所以需要先完成靠西側底板（圖6～圖8）。

圖6 西側臨河區域挖土流程

圖7 西側臨河區域圍護剖面示意

圖8 西側區域圍護變形數據

由圖8可得出，在基坑分塊3側插入型鋼有效提高了圍護的剛度，減小該處基坑變形，基本符合方案設計。

3）東側及南側區域須等斜拋撐安裝完畢，再進行挖土坡（圖9～圖11）。

圖9 東側及南側挖土流程

圖10 東側及南側區域圍護剖面示意

圖11 東側及南側區域圍護變形數據

綜合上述基坑變形數據圖，可得出基坑變形大小為：北側＜東側及南側＜西側，基本符合方案要求。本次基坑圍護設計達到預期效果。

4 結語

在整個基坑施工過程中，第三方監測機構對基坑進行了全方位追蹤監測。結合相關的監測數據可總結如下：

1）針對基坑變形要求較高的部位，可采用三軸混凝土攪拌樁內套打鉆孔灌注樁的圍護形式進行施工，該圍護形式剛度大、形變小、安全性高，可減少對周圍環境的擾動。

2）針對周邊環境簡單、基坑變形要求不高的部位，可采用三軸水泥土攪拌樁＋φ609 mm斜拋撐的圍護形式進行施工，該圍護形式剛度較大。

3）針對基坑變形要求較低的部位，可采用水泥土重力式圍護墻的圍護形式進行施工，該圍護形式雖然整體剛度相對較低，基坑變形相對較大，但是較為經濟。

本項目在確保基坑安全性的前提下，通過分析基坑特點及周圍環境特征后，施工前對設計方案進行了充分論證，采取了多種圍護結構形式的組合運用。在基坑開挖施工過程中，所取得的數據能可靠反映施工所造成的影響，基坑施工完成后變形數據在設計可控范圍內。多種圍護形式在深基坑中的應用，不僅滿足基坑的安全要求，又完成了預定的工期及經濟指標，可為今后類似工程提供一定的參考經驗。