重要結(jié)構(gòu)物附近復(fù)雜基坑施工技術(shù)

劉國彥

(武漢橋梁建筑工程監(jiān)理有限公司，湖北 武漢 430063)

0 引言

近年來，隨著上海經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展、人口的膨脹及城市功能的拓展，上海的市政建設(shè)持續(xù)發(fā)展，并因此造就了大量的復(fù)雜基坑工程?；幼陨淼姆€(wěn)定性及對周邊環(huán)境的保護等問題，使得復(fù)雜基坑工程成為我國土木領(lǐng)域中的熱點和難點問題之一，正引起廣泛的關(guān)注。

1 工程概況

嘉閔高架路(南段)新建工程是上海市迎“世博”的重大工程建設(shè)項目，該標(biāo)段東臨滬昆鐵路，上跨蒲匯塘河道、滬淞公路、地鐵九號線、小淶港河道，由主線，P1，P2匝道組成。主線起點樁號:K12+957.00，終點樁號:K14+854.50(不含對應(yīng)墩及伸縮縫)，總長1 897.5 m，在本標(biāo)段紅線范圍內(nèi)的河道工程與主體工程施工同時實施。

小淶港圍護工程屬于嘉閔高架路(聯(lián)明路—徐涇中路)道路新建工程紅線范圍內(nèi)的配套河道圍護改造工程的一部分，圍護體施工完成后對紅線兩側(cè)的既有滬昆鐵路、地鐵九號線試車線進行防護，以保證河道基坑施工過程中列車的行車安全。其中小淶港在該范圍內(nèi)為南北走向，改建目標(biāo)是把小淶港東岸原防汛墻結(jié)構(gòu)拆除，并退后7 m距離施工新防汛墻。河道改建施工與嘉閔高架橋施工同步進行，同時新建防汛墻后10 m～15 m范圍內(nèi)為滬昆鐵路線、地鐵試車線，如何在圍護設(shè)計中協(xié)調(diào)河道改造及保護滬昆鐵路線、地鐵試車線(見圖1)，成為本次河道基坑圍護施工中重點考慮的問題。

圖1 典型斷面圖

2 工程難點

新建防汛墻位于老防汛墻后7 m左右，為了施工新防汛墻，需對河道岸邊進行圍護設(shè)計施工?，F(xiàn)河道岸邊地坪標(biāo)高為+4.50 m，新建防汛墻底板頂標(biāo)高為－1.00 m，防汛墻底板厚700 mm，下面鋪有100 mm厚素混凝土墊層。由此可知，本次基坑開挖深度為6.3 m，考慮到滬昆鐵路線、地鐵試車線在基坑開挖兩倍范圍之內(nèi)，故按一級基坑設(shè)計。

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，本次地面最大沉降量及圍護墻水平位移控制要求如下:1)地面最大沉降量不大于0.2%H;2)圍護墻最大水平位移不大于0.2%H。

由于河道內(nèi)部沒有可以立支撐的地方，故本次圍護考慮采用攪拌樁重力壩的形式。由于基坑開挖深度已經(jīng)超過了攪拌樁重力壩圍護的極限深度，又要嚴格控制圍護墻體的側(cè)向位移值，如何進行基坑圍護體的設(shè)計成為本項工程的難點。

3 方案選擇

由于基坑圍護墻體后10 m～15 m范圍內(nèi)為滬昆鐵路線、地鐵試車線，故現(xiàn)場沒有開挖放坡的空間，這種方案被否決。同時為了避免高架承臺的移位，圍護的支撐體系不能作用在高架橋承臺處，這種方案也被否決。通過綜合考慮分析，最終采取SMW工法加攪拌樁重力壩的圍護形式，并且設(shè)置一道鋼支撐，支撐一端作用在圍護墻體上，另一端作用在原防汛墻底板處。

按照原先的設(shè)想，應(yīng)拆除原防汛墻結(jié)構(gòu)，再施工新建防汛墻處圍護，最后施工新防汛墻。但是考慮到基坑施工控制變位的困難性，必須在圍護墻體上設(shè)置一道支撐，通過現(xiàn)場分析考察，這道支撐作用的最好位置便是原防汛墻底部。接下來的施工工序便是先施工圍護墻體，再施工新防汛墻，最后待新防汛墻施工完畢并覆土后再拆除原防汛墻。

4 設(shè)計深化

方案確定以后，接下來便是深化設(shè)計。本次設(shè)計的思路是大部分墻后土壓力由攪拌樁重力壩承擔(dān)，其余部分由前端支撐來承擔(dān)。顯而易見，圍護墻體的厚度與深度和支撐的軸力大小成反比，即圍護墻體寬度越小，深度越淺，傳到支撐上的力就越大，反之亦然。而根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查可知，原防汛墻底板頂標(biāo)高為1.40 m，底板厚500 mm，下有兩排300×300×10 000@1 000 mm的鋼筋混凝土方樁，底板上部的覆土已經(jīng)挖除，即防汛墻底板上的側(cè)向推力只能靠底板下的方樁來承擔(dān)。一旦支撐傳遞的軸力過大，可能導(dǎo)致防汛墻發(fā)生側(cè)向位移，從而導(dǎo)致圍護墻體發(fā)生側(cè)移，圍護效果將會很不理想。所以必須在兩者之間選擇一個合理點，既能保證支撐軸力不引起原防汛墻發(fā)生過大的側(cè)移，又能有效的減小圍護墻體的寬度和深度，從而達到既安全又經(jīng)濟的效果。

通過計算分析，原防汛墻在承受小于200 kN/m推力的前提下可以滿足較小的變位。以控制此數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用相關(guān)基坑軟件對基坑圍護進行模擬分析，計算得出本次圍護重力壩墻體寬度為4.7 m，深度為14.3 m，通過計算結(jié)果可知:

圍護墻頂?shù)淖畲笏轿灰茷?1.7 mm，小于規(guī)定的開挖深度的0.2%限值，即12.6 mm，滿足要求，同時計算軸力為175 kN/m，小于先前規(guī)定的200 kN/m的限值。墻后地表最大沉降值為16.8 mm，由于滬昆鐵路線離開圍護墻體的距離在10 m～15 m之間，基坑開挖對鐵路線的影響較小。

如果沒有前端支撐，同樣攪拌樁寬度為4.7 m，墻體水平位移將達到61.7 mm;攪拌樁寬度增加至6.3 m時，墻體水平位移還是大于40.0 mm。由此可知，前端支撐(即使是弱支撐)對于控制圍護墻體水平位移的作用非常明顯。

除此之外，基坑圍護的所有其他參數(shù)均滿足規(guī)范要求。同時為了保證圍護墻體有更好的整體穩(wěn)定性，在第一排攪拌樁內(nèi)插入H型鋼，隔一插一，頂部用鋼筋混凝土頂圈梁連接。

5 基坑圍護施工

原防汛墻駁岸的穩(wěn)定對本工程的變位控制非常關(guān)鍵，必須保證原防汛墻不發(fā)生大的位移，所以在項目施工前，必須對原防汛墻的抗側(cè)移能力進行試驗分析，可以利用千斤頂?shù)葍x器對原防汛墻底板施加推力，推力大小可取為支撐的計算軸力，并設(shè)置觀測點進行觀察，觀測的結(jié)果可以作為施工的依據(jù)，為接下來的工作提供安全保障。

施工工藝流程如下:

測量放樣→平整施工場地→攪拌樁加固基坑周圍土體→間隔插打H型鋼→鋼筋混凝土頂圈梁施工→輕型井點降水至設(shè)計水位→第一階段挖土→施工鋼管支撐→分層開挖基坑至基坑底→鋼筋混凝土方樁施工→新建防汛墻施工→灌漿回填拆除鋼支撐→拆除原防汛墻。

本工程采用“SMW工法樁+水泥攪拌樁”作為圍護的主要受力結(jié)構(gòu)，同時利用鋼支撐將圍護體與既有駁岸連接在一起，保證了整個圍護體的剛度，在施工過程中實測水平變形為3 mm～10 mm＜12 mm(2%H)，地面沉降為5 mm＜12 mm(2%H)。

6 結(jié)語

本工程場地條件非常惡劣，首先，基坑兩倍開挖深度范圍內(nèi)有滬昆鐵路線、地鐵試車線，屬于重點保護對象;其次，要同時破除原防汛墻，施工新防汛墻以及高架橋承臺，施工情況較為復(fù)雜;最后，基坑內(nèi)部為小淶港河道，較難設(shè)置支撐作用點。本次施工綜合考慮上述情況，通過改變施工工況，并把基坑內(nèi)支撐作用點設(shè)置在原防汛墻底板上的辦法，較好地控制了基坑的變位值，確保了滬昆鐵路線和地鐵試車線的安全運營。同時又能有效地減小圍護墻體的寬度和深度，從而達到既安全又經(jīng)濟的效果。

[1] JGJ 120-99，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2] DBJ 08-61-97，基坑工程設(shè)計規(guī)程[S].

[3] 龔曉南.深基坑工程設(shè)計施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[4] 王洪新.基坑施工對緊鄰的正在運營的地鐵車站的影響及其相應(yīng)的變形控制技術(shù)研究[D].上海:同濟大學(xué)，2003.

[5] 曾 遠，李志高，王毅斌.基坑開挖對鄰近地鐵車站影響因素研究[J].地下空間與工程學(xué)報，2005，8(4):642-645.