周邊環境復雜時基坑施工的管控措施

朱路

（上海張江臨港投資開發有限公司， 上海 201306）

隨著城市的發展， 周邊環境復雜的深基坑越來越多。 文中項目總體設計方案考慮主樓埋深對造價影響， 致使主樓淺、 車庫深， 先天存在高差。 同時， 預售條件對主樓的工程形象進度有一定要求， 致使在基坑施工階段， 處于淺基坑的主樓為關鍵線路， 處于深坑的地庫反而滯后施工。 期間如何協調主樓與車庫間施工關系， 成為一項重要工作， 對從業人員提出了更高的要求。 本文結合工程實例， 綜合考慮圍護設計要點、 工程施工控制、 環境監測等方面， 為類似工程施工提供一定借鑒。

1 工程概況

新顧城0301 -06 地塊保障房項目位于上海市寶山區顧村大型居住社區， 東至尚北路、 南至言觀路、西至天仁路、 北至瑞麗江路（均為規劃待建道路）。本項目規劃用地面積約29000m， 總建筑面積76000m。 主要由9 棟17 ～19 層高層住宅+1 層地下車庫組成。

基坑規模： 主樓開挖深度2.6m， 車庫為魚骨形，開挖深度4.55 ～4.75m， 主樓和車庫間設置連通口，主樓和車庫的基礎形式均為管樁+筏板。 部分主樓距車庫僅1.7m， 高差2.2m。 地庫基坑基坑安全等級為三級， 東北角未拆遷建筑環境保護為二級， 其余環境保護等級為三級。 地下穩定水位埋深為0.6m； 場地地貌類型為濱海平原， 大部分地段為農田、 已拆遷建筑，局部有未拆遷房屋。 項目地層特性如下表1 所示。

表1 地層特性簡表

2 圍護設計方案關鍵點

圍護結構設計主要采用放坡及水泥土重力式圍護墻的形式（東北角未拆遷房屋處采用攪拌樁內插H型鋼圍護， 并設置一道鋼角撐）。 其關鍵點為： 主樓與地庫高差采用放坡圍護時， 主樓施工時的腳手架應采用外挑腳手形式； 同時， 地下車庫底板施工前， 主樓最多只能施工至地上三層； 地下車庫墻板與主樓之間回填密實前， 主樓最多只能施工至地上六層， 并根據監測數據做相應調整； 基坑回填時主樓南北兩側的土方應對稱回填（見圖1、 圖2）。

圖1 項目基坑平面布置圖

圖2 基坑典型剖面圖

3 實施期間主要措施

3.1 組織措施

牢固豎立建設單位是工程質量首要責任的理念。正式施工前， 召開專題討論會議， 在貫穿圍護設計理念的前提下， 確定整體施工部署。

3.2 管理措施

在實施前， 充分聽取各方意見， 博采眾長， 統一思想， 明確目標。 在實施過程中， 及時糾偏。 提前預判關鍵點， 加強該關鍵點的管控。

3.3 經濟措施

建設單位編制資金計劃需求表， 做好工程款支付工作； 總包單位編制人、 材、 機需求表， 提前準備。

3.4 技術措施

理清思路， 重視設計交底。 本項目因車庫和主樓的距離較近， 且先施工埋深淺的主樓， 后施工深的車庫， 并且后續主樓和車庫施工時需按設計的意圖控制好節奏， 基坑的風險需一直處于可控范圍內， 故本項目的設計交底不能流于形式。

根據現場條件， 集思廣益的編寫減小基坑風險的技術標。 如車庫墊層直接澆至圍護樁邊， 減少基坑暴露的時間， 加快基坑的施工速度。 簡化車庫底板換撐， 原設計為磚胎模+黃砂回填+換撐板帶， 直接改為與車庫底板砼整澆， 與上述的墊層澆至圍護樁邊的道理一致； 常規后澆帶約45m長， 尤其是基坑邊有落深區域， 如： 集水井、 水泵房等， 在征得主體設計同意的情況下， 在后澆帶范圍內增加一道施工縫， 即先行澆筑約25m長的底板帶， 周期可縮短一半， 收效顯著。

同時， 提前籌劃現場平面布置， 與基坑實施節奏匹配。 資源優先配置施工周期長的人防車庫， 使整個車庫出正負零基本同步。 基坑施工期間， 加強監測的動態管理， 及時調整監測部位和頻率， 底板澆筑前的監測尤為重要。

4 施工關鍵點管控主要管控措施

4.1 雙軸攪拌樁施工技術要求

攪拌樁采用θ700 雙軸攪拌樁設備進行施工。 每幅樁體的搭接長度為20cm。 無特殊說明， 水泥摻量為13%， 水泥漿的漿液水灰比控制為0.5 ～0.6 范圍內。正式開鉆前需先做比重測試， 經現場測試及監理驗收確定后， 具體實施時以比重計測試為控制標準。 如攪拌樁體處于回填土區域或暗浜時， 水泥摻量需增加至16%。 攪拌樁成型后的養護期以28d 為準， 28d 后檢測取樣的無側限抗壓強度為0.8MPa。 施工前應對設備進行檢查： 攪拌頭葉片直徑按設計70cm， 直徑極限值為68cm。 施工過程中， 通過高程換算以控制攪拌樁樁底標高， 其樁底標高極限誤差值為10cm， 樁底標高測量以兩個攪拌頭的中心線為測量參照； 樁位的方位偏差極限值為5 cm， 樁體垂直度的極限值為1/100，基坑外圈的攪拌樁有止水要求， 其樁體垂直度極限值為1/150。

攪拌樁的樁體施工采用二噴三攪工藝： 預攪下沉—噴漿提升—第二次攪拌下沉—第二次噴漿提升—第三次下沉—第三次攪拌提升—完成。 施工前現場應進行工藝性試樁， 監理單位需派專人旁站。 同步詳細記錄試樁過程中的水泥的使用量、 水灰比的比值、 水泥漿的比重、 其泵送時間、 每次噴漿提升開始及完成時間、 標高控制、 垂直度控制方法等參數。 根據試樁的工藝性記錄結果確定后續的施工指標。 試樁共計2根， 取后續施工有代表性同類樁型做工藝性試樁。 攪拌下沉速度控制值為1m/min， 噴漿攪拌提升速度控制值為0.5 m/min； 當施工至于東北角時， 應適當減緩施工速度， 保護待拆遷建筑。 同時通過加強監測和未拆遷建筑物周邊觀察， 通過監測數據變化及觀察情況適時調整其施工速度。 攪拌樁施工應連續實施， 不應停歇， 以不超過12h 控制。 若出現施工冷縫， 在冷縫處的接頭旁需加樁補強。

攪拌樁的樁身強度通過現場制作水泥土試塊和鉆芯取樣結合的方法， 合格后方可進行 基坑開挖。

4.2 基坑降水

本工程采用輕型井點降水， 對坑內水進行疏干。降水時間開始的時間在基坑開挖前兩周。 土方開挖時， 坑內的地下水位降至基底面下0.5 ～1.0m。 降水井點為降低土方的含水率， 基坑內可利用結構的電梯井、 集水井、 柱下墩等承臺做臨時明排水之用， 同時增加一定數量盲溝， 具體結合土質情況、 工期、 天氣情況自行確定。 基坑排水溝應設置在止水帷幕外邊緣0.5m外， 壓頂澆筑時， 設置5%的坡， 坡向坑外的排水溝； 根據應急方案落實可靠的防滲應急措施， 防止地表水滲入基坑中， 尤其時基坑開挖后有局部壓頂開裂。 預降水和基坑開挖過程中， 根據坑內和坑外地下水監測數據， 調整降水節奏， 做到按需降水， 未拆除建筑處尤為重要。

降水施工過程中， 應按規定操作： 清洗成型濾井， 沖除井底沉渣。 同時應確保降水管周邊圍填砂礫濾料的灌填質量， 最后以出水為清澈作基準。 若出現井點管出水渾濁， 應及時予以更換。 如需要通過降水來滿足施工期間地下室抗浮， 按照主體結構設計要求的時間確定何時停止降水。 根據工程地質與水文資料、 基坑圍護設計圖紙及周邊環境制定詳細的降水施工及運行方案。

4.3 結構施工整體部署

根據圍護設計意圖， 結合實際情況， 總體部署如下： 1） 先期施工主樓， 主樓以三棟為一個流水段，由西向東實施； 2） 主樓施工至正負零后， 主樓暫緩，施工車庫； 該做法有兩個優勢： ①主樓的樁在底板澆筑時連成整體， 增加了其整體性； ②主樓出正負零后， 周轉材料周轉至其他號樓。 周轉材料和工人均形成流水作業， 基本解決了窩工等情況。 參見人員從心理上易接受， 現場較好控制； 3） 車庫施工時， 人防車庫因涉及人防設備及驗收， 時間相對較長， 故資源配置向人防車庫傾斜； 4） 車庫墊層施工完成后， 主樓開始向上施工。 由于地上結構為裝配式， 施工速度不快， 此階段的主樓外腳手架落于車庫外墻墊層與主樓外墻間； 5） 車庫底板完成后， 主樓約施工至2 層樓面。 符合圍護設計的要求： 車庫底板施工前， 主樓最多只能施工至地上三層； 6） 主樓在2 層樓面開始搭設外挑架， 為地下車庫施工施工爭取了約一周的時間， 期間加緊地庫頂板施工； 7） 主樓施工至4 層樓面時， 地庫陸續出正負零， 此時， 主樓的外防水和2層以下外腳手架拆除基本施工完成， 開始施工地庫外墻防水； 8） 主樓施工至5 層樓面時， 地庫開始對稱回填。 回填結束后， 開始施工主樓6 層樓面， 符合圍護設計的要求： 地下車庫墻板與主樓之間回填密實前， 主樓最多只能施工至地上六層。

4.4 土方開挖

校核基礎施工圖， 包括平面尺寸和坑底標高， 通過之間的關系， 繪制土方開挖圖。 明確開挖程序， 嚴格實行“分層、 分段” 原則， 在此期間， 基坑與攪拌樁上的掛壁泥土及時清除， 減少后期泥土掉落的安全風險。 根據挖機配置相應的操作人員， 修理基底土方和清理余土。 挖機在下一層土體開挖過程中， 挖機增設道板， 減少對基地土體的擾動， 同時對主體的樁有效保護；

基坑開挖時， 挖機嚴禁碰撞圍護樁體。 成型后的攪拌樁體為脆性， 挖機碰撞后， 容易發生斷裂和有效截面減小， 故在開挖攪拌樁體附近的土方時， 通過挖機為主， 人工為輔助的措施， 減少此類風險隱患； 嚴禁超挖， 坑底以上30cm采用人工修土， 開挖面的高差應不應超過2m。 通過分層挖機的配置， 協調上層、下層挖機的數量， 配備合理的操作人員， 及時跟進；基底的墊層應隨挖隨澆， 直接澆搗至圍護攪拌樁邊。本項目單體較多， 主樓和車庫同時在進行， 基本每天均有砼在澆筑， 故澆墊層砼在材料和泵車方面條件較好， 此方面相對好控制。

5 基坑監測

對周邊環境的保護監測和對圍護體系的安全監測， 及時預報施工過程中可能出現的問題， 通過信息反饋來指導施工。 故基坑及周邊環境監測其主要內容包括： 1） 圍護體系的量測： 頂端豎向、 水平位移、測斜。 測斜管應隨基坑圍護同步埋設； 2） 周邊環境位移： 本項目周邊管線僅有施工用的臨水和臨電管線。 臨水引入基地后明敷， 臨電通過架空緊貼紅線后入地， 長度較短， 埋深約80cm， 相對較好處理。 主要是正在建設的主樓豎向位移、 傾斜。 其埋設點及監測頻率在隨著工程進度一直在跟進及調整； 3） 周邊地下水位的觀測； 在基坑四周的土體中， 距基坑圍護邊線外2m處埋設直徑為52mm的坑外水位監測孔， 觀測井深度6m。 檢測井設置時， 先鉆孔至設計深度，后將四周帶有進水孔的52mm的硬質塑料水位管置入其中， 管底加蓋密封， 埋設時在過濾部分外面填中粗砂至進水段上方30cm， 使濾頭容易滲水， 管子與孔壁間隙采用回填土泥球和膨潤土將空隙填實， 保證接管處不漏水， 其余部分用膨潤土封閉直至地面。

監測技術要求： 數據必須做到準確、 完整， 最重要是及時， 監測頻率隨施工工況及時調整； 如監測數據達到甚至超過報警值應第一時間通報， 在最短時間內采取有效措施進行處理。

6 效益分析

以基坑安全、 同步建設的主樓安全為目標， 通過加強攪拌樁體施工質量、 合理劃分施工流水、 有效利用周轉材料、 避免現場窩工方面的整體策劃， 取得了預期效果。 盡管車庫與主樓間的換撐帶采用與地庫底板砼同步澆筑、 局部落深處的底板后澆帶范圍內增加施工縫等措施費用略有增加， 但基坑及主樓安全有保障，費用整體可控。 在工期方面， 比原車庫回填后再施工主樓的方案提前約一個月， 節約了較大的財務成本。

7 結語

本文基于周邊環境復雜時基坑施工的管控措施的問題， 就主樓淺、 地庫深， 先施工主樓， 后施工車庫， 主樓與車庫施工工況多次轉換過程中， 如何貫徹圍護設計意圖， 確保基坑及主樓安全的觀點展開分析， 最終經過加強圍護的施工質量、 合理調節施工部署， 利用基坑監測技術， 取得了圓滿的應用效果。 證明了圍護設計方案合理性及按設計工況實施的重要性。