大面積扇形深基坑施工技術(shù)

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 概述

1.1 工程概況

中國（上海）網(wǎng)絡(luò)視聽產(chǎn)業(yè)園區(qū)紫竹數(shù)字創(chuàng)意港項目位于閔行區(qū)紫星路紫月路交叉口東側(cè)，江川東路西側(cè)，基地呈扇形，基坑環(huán)境較復(fù)雜。項目分為A、B共2 區(qū)，其中A區(qū)分為南北2 塊（簡稱A 南區(qū)、A 北區(qū)），A 南區(qū)有3 幢7 層研發(fā)樓、1 幢8 層研發(fā)樓；A 北區(qū)有1 幢7 層科研樓和1 幢8 層研發(fā)樓；B 區(qū)有2 幢15 層商業(yè)辦公樓、1 幢9 層立體車庫、1 幢9 層培訓(xùn)中心，另有3 層的裙房。A 區(qū)及B區(qū)西側(cè)區(qū)域均有2 層地下車庫，B 區(qū)東側(cè)區(qū)域有3 層地下室（含1 層地下夾層）。A 區(qū)用地面積約34 450 m2，B 區(qū)用地面積約55 209 m2。基坑開挖面積約82 743 m2，圍護周長約1 354 m。A 區(qū)基坑開挖深度8.80～9.40 m；B區(qū)基坑開挖深度10.05 m，東側(cè)地下室開挖深度11.05～11.25 m，中間塔樓10.35 m，局部深坑落深1.0～1.5 m，消防集水井局部落深2.9 m。

1.2 周邊環(huán)境概況

園區(qū)東側(cè)為圓弧狀的江川東路，路下的供電管距基坑26.3 m，基坑南側(cè)及北側(cè)紅線外均為江川東路綠化帶，西南側(cè)為紫星路，西北側(cè)為紫月路，紫月路下的天然氣管距基坑16.1 m，其余管線距基坑均在3 倍開挖深度以外，西南側(cè)基坑開挖面外為待建的虹梅南路越江隧道，基坑開挖面距離隧道控制線最小距離為6.1 m，基坑距隧道東線最近18.7 m，距隧道西線最近48.1 m，隧道盾構(gòu)施工時，地下室施工出地面，基坑開挖不考慮對隧道影響。除此以外，車庫基坑開挖時，還需保護周邊的研發(fā)樓樁基礎(chǔ)。工程地理位置如圖1所示。

圖1 工程地理位置

1.3 工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘察報告，在整個場地北部（包括A 北區(qū)、B 區(qū)大部分區(qū)域），第⑤1 層粉質(zhì)黏土土質(zhì)較均勻，在整個場地南部（主要為A 南區(qū)），第⑤1 層粉質(zhì)黏土普遍夾薄層、團塊狀粉土，且局部較集中，2 個區(qū)域該土層的土性參數(shù)相差稍大。場地內(nèi)部分區(qū)域有暗浜存在，暗浜浜底最深3.00 m，浜填土以灰黑色淤泥為主，含大量有機質(zhì)，具異味，暗浜區(qū)域需抽淤換填并分層夯實。

2 難點分析

（a）周邊環(huán)境復(fù)雜：周邊有已建道路、河道駁岸和建（構(gòu)）筑物分布。

（b）降水措施：根據(jù)地質(zhì)報告反映，基坑開挖時極易產(chǎn)生流砂和管涌，因此在土方開挖前要做好基坑降水工作，并特別注意基坑降水對周邊環(huán)境的影響。

（c）暗浜處理：根據(jù)地質(zhì)勘察報告反映，場地內(nèi)發(fā)現(xiàn)有暗浜分布，局部地段的雜、素填土厚度較大，因此對基底下殘留的暗浜填土及雜、素填土，采用抽淤換填或其他穩(wěn)妥的方法進行地基加固處理。

（d）組織協(xié)調(diào)難度大：該工程工序交叉作業(yè)多；土層砂性較重，灌注樁成孔時容易發(fā)生坍孔；施工場地區(qū)域劃分、施工順序組織、交叉作業(yè)等因素是關(guān)鍵控制點。

（e）施工安全影響因素多：施工內(nèi)容較多、工種較多、投入的人員和機械較多、安全技術(shù)措施要求高。基坑開挖較深，周邊環(huán)境比較復(fù)雜，特別是在基坑開挖時要加強對周邊環(huán)境的監(jiān)測，基坑開挖期間密切注意坑外地下水位的變化，防止?jié)B水、流砂現(xiàn)象。

3 基坑支護體系方案[1-6]

（a）基坑周邊大面積卸土：寬8.0～12.0 m，深2.5～3.5 m，坡度為1∶1.8，坡頂設(shè)雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕，放坡空間不足處采用雙軸水泥土攪拌樁重力壩圍護；中間大面積深坑采用盆式開挖，采用Φ750～Φ900 mm鉆孔灌注樁排樁+Φ850 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕進行圍護，坑周邊設(shè)1道雙拼Φ609 mm×16 mm鋼管斜拋撐，基坑間距較小處設(shè)鋼筋混凝土對撐和角撐。

（b）坑內(nèi)加固：A 區(qū)與B 區(qū)結(jié)構(gòu)底板間高差1.8～2.8 m，采用寬1.7～2.7 m、長4.5～6.5 m 兩軸攪拌樁壩體擋土；集水井、電梯井等深坑落深1.4～1.5 m，采用長4 m 兩軸攪拌樁加固；消防集水井落深2.9 m，采用長6.5 m 兩軸攪拌樁加固，同時采用旋噴樁封底。位于坑內(nèi)預(yù)留土坡較近區(qū)域落深坑加固兩軸攪拌樁另行加強；東側(cè)臨近紫月路和紫星路區(qū)域，以及圍護結(jié)構(gòu)陽角區(qū)域，擬在坑內(nèi)設(shè)置攪拌樁暗墩加固，以減少圍護結(jié)構(gòu)變形。

（c）基坑由若干個單體組成，單體之間設(shè)置傳力構(gòu)件。

圍護結(jié)構(gòu)典型剖面如圖2、圖3所示。

4 基坑降水及土方開挖

4.1 基坑降水

（a）基坑降水[7]：基坑開挖前進行基坑開挖影響范圍內(nèi)的疏干降水，預(yù)抽水時間根據(jù)基坑面積、開挖深度決定，不少于15 d，對于分層、分塊開挖的基坑，開挖前坑內(nèi)水位應(yīng)降至開挖面以下0.5～1.0 m。

（b）坑內(nèi)水采用輕型井點和真空井進行疏干降水，深井泵排水。真空降水管井，井管采用Φ273 mm鋼管，壁厚不小于4 mm，成孔直徑不小于650 mm；井管入土深度為13 m；A區(qū)、B區(qū)真空井避開底加固區(qū)布置，并盡量靠近支撐以利施工。

圖2 圍護結(jié)構(gòu)剖面一

圖3 圍護結(jié)構(gòu)剖面二

（c）基坑明排水：基坑開挖過程中，在基坑外側(cè)設(shè)置由集水井和排水溝組成的地表排水系統(tǒng)；基坑內(nèi)設(shè)集水井和排水明溝或排水暗溝以疏導(dǎo)基坑內(nèi)明水。

4.2 土方開挖

（a）本工程基坑面積大，土方開挖遵循“分區(qū)分層分段、留土護壁、限時開挖”原則。土方開挖施工整體采用盆式挖土，即先大放坡開挖基坑中部，等中部基礎(chǔ)底板澆筑完成，架設(shè)斜拋撐后，開挖基坑臨邊坡體土方?；又胁客练介_挖分A、B、C、D、E 區(qū)9 塊按基坑圍護設(shè)計從A到E分段進行（圖4），每一分塊完成底板混凝土澆筑后，方進行下一分塊土方開挖。基坑臨邊土方開挖分①、②、③區(qū)8 塊進行。

圖4 土方開挖分區(qū)

（b）土方開挖分層施工。本基坑土方開挖分2 批3 層進行，第1皮土方在降水施工完成后進行，將基坑外圍土方開挖到卸土標(biāo)高－4.10～5.10 m處，基坑中部深坑部位開挖到深坑部位圍檀圈梁頂標(biāo)高－5.10 m處，開挖深度約2.5～3.6 m，并進行圍檀梁及混凝土棧橋施工；第2皮土方開挖在深坑部位進行，深坑部位總落深4.60～7.15 m，該皮土分2 層挖除，分層厚度在3.5 m左右，基底300 mm土體采用人工清理，以防機械挖土擾動原狀土。基坑內(nèi)局部落深區(qū)在大面積開挖到底澆筑墊層后再行開挖，如圖5所示。

圖5 土方開挖分層剖面

5 施工實施

5.1 施工特點

本工程工程量大、工序多、工期緊，所以需要多工序、多部位的平面及立體交叉作業(yè)，以多種方式的交叉作業(yè)來搶工期，具體為“五交叉”作業(yè)：

（a）施工準(zhǔn)備工作與場地平整工作交叉作業(yè)；

（b）圍護雙軸攪拌樁、立柱樁、圍護鉆孔灌注樁與三軸攪拌樁施工交叉作業(yè)；

（c）支撐體系的施工與基坑土方的開挖交叉作業(yè)；

（d）土方開挖施工、降水工序交叉作業(yè)；

（e）修坑底與混凝土墊層、澆筑基礎(chǔ)底板施工交叉作業(yè)。

5.2 施工流程

5.2.1 第一階段

本階段施工任務(wù)是圍護三軸攪拌樁、雙軸攪拌樁，圍護及立柱鉆孔灌注樁，樁間壓密注漿，高壓旋噴樁，降水井?？紤]圍護鉆孔樁施工擴徑對三軸攪拌樁的不利影響，先施工圍護三軸攪拌樁，在三軸攪拌樁已施工區(qū)域跟蹤施工圍護鉆孔灌注樁和樁間壓密注漿；同時，為確?；訙\層土體的盡快卸土施工，外圍的雙軸攪拌樁也需施工，基坑內(nèi)的降水井、立柱樁也要施工，本階段施工工程量大、任務(wù)重，是施工的關(guān)鍵階段。

5.2.2 第二階段

本階段圍護樁、加固樁已施工完成，首先運行外圍輕型井點和深坑處真空深井降水，預(yù)降水1 周后，將基坑內(nèi)水位降到卸土標(biāo)高以下0.5～1.0 m，然后進行淺層卸土區(qū)域土方的開挖，隨著卸土區(qū)域的開挖進程，跟蹤進行圍護樁頭清理及混凝土圈梁的施工和施工道路的澆筑。確保第2層土方的開挖。

5.2.3 第三階段

本階段進行深坑土方的分塊、分層開挖，首先盆式大放坡開挖A、B 區(qū)土方，澆筑A、B 區(qū)底板，按整個基坑的施工順序進行開挖和澆筑，并完成該區(qū)域斜拋鋼管支撐的安裝。土方開挖和支撐安裝形成順序作業(yè)。逐步完成基坑中心區(qū)域為提供支撐力的基礎(chǔ)底板的澆筑和支撐的安裝。

5.2.4 第四階段

所有支撐安裝完成，基礎(chǔ)底板養(yǎng)護期滿后，施加支撐預(yù)應(yīng)力，按順序逐步開挖基坑邊預(yù)留土方，并順序完成該區(qū)域基礎(chǔ)底板的澆筑。

6 結(jié)語

（a）基坑監(jiān)測發(fā)揮作用，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，本工程在大面積開挖過程中，基坑臨邊靠近塔吊基礎(chǔ)處，基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示位移逐步增大。施工總包方通過控制好多家單位挖土與底板施工的進度，控制臨邊地面荷載，調(diào)整基坑挖土順序，分層分段分塊，并確保挖出一塊立即澆筑一塊，減少基坑暴露時間，很好地控制了基坑變形，確保了基坑安全。

（b）實踐證明，本基坑工程圍護、降水和土方開挖、監(jiān)測方案合理。大面積立體交叉施工，確定合理的施工總體部署、總平面布置、施工流程，起到了關(guān)鍵作用，同時施工管理的及時統(tǒng)一有效，確保了整個基坑工程安全、有序地開展，使基坑工程能按進度要求保質(zhì)保量完成。