臨近既有地下構(gòu)筑物軟土深基坑施工方案研究

丁俊濤

(上海建工七建集團有限公司，上海 200050)

0 引言

上海地處長江中下游沖擊平原，是典型的軟土地區(qū)。這種軟土地層極易發(fā)生變形，產(chǎn)生較大的周圍地層移動，導致臨近周邊地下通道或地下空間的不均勻沉降，產(chǎn)生地下構(gòu)筑物裂縫和管線破裂等環(huán)境問題。在如此不利的地質(zhì)條件下，上海地區(qū)的地下工程建設(shè)仍在向“深、大、近、難、險”的方向發(fā)展。為追求地下空間開發(fā)利益最大化，地下室結(jié)構(gòu)外邊線與用地紅線距離往往按照規(guī)劃允許的最小值確定，導致基坑距離周邊需要保護的建(構(gòu))筑物越來越近，環(huán)境保護難度日益增大。本文以上海外灘國際金融服務(wù)中心北地塊深基坑為例，對臨近既有地下通道及地下空間的軟土深基坑施工問題進行分析。

1 概況

1.1 工程概況

外灘國際金融服務(wù)中心北地塊地下建筑面積65 563 m2，地上建筑面積78 166 m2。本工程周邊環(huán)境較為復雜，東側(cè)中山東二路下存在外灘通道與地下空間，外灘通道距離地下室外墻距離為17 m～27 m，外灘通道為雙層箱形斷面，寬約25 m，頂面埋深約1 m，底面埋深約6 m～8 m，地下空間距離地下室外墻為5 m，地下空間為地下3層結(jié)構(gòu)，挖深為14.5 m，其下設(shè)置700直徑的抗拔樁，樁長為30 m;北側(cè)的十六鋪交通樞紐與本工程地下室外墻距離約5 m，十六鋪交通樞紐地下2層，3層結(jié)構(gòu)，挖深為16.3 m，采用600 mm/800 mm地下連續(xù)墻;南側(cè)為楓涇路地下通道。十六鋪交通樞紐、外灘通道與地下空間以及基地四側(cè)的市政道路和市政管線均為本基坑工程的重點保護對象。

工程平面示意圖見圖1。

1.2 地質(zhì)概況

擬建場地在130.45 m深度范圍內(nèi)的地基土屬第四紀中更新世Q2～全新世Q4沉積物，除場地西側(cè)局部為古河道沉積區(qū)外，大部分區(qū)域為正常地層沉積區(qū)，主要由飽和粘性土、粉性土及砂土組成，一般具有成層分布特點。根據(jù)土的成因、結(jié)構(gòu)及物理力學性質(zhì)差異可劃分為9個主要層次。其中第⑤層、第⑦層及第⑨層根據(jù)土的成因、土性特征分為若干亞層或次亞層(第⑤1，⑤3，⑤4層;第⑦1，⑦2-1，⑦2-2，⑦3層;第⑨1，⑨2，⑨3層)。各土層的組成及特征詳見表1。

圖1 工程平面示意圖

表1 地層特性表

2 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

本工程基坑總面積約16 941 m2，總延長576 m，基坑挖深20.4 m，本工程采用順作法施工?；硬捎? 000 mm厚的“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為基坑圍護體，地墻兩側(cè)采用三軸水泥土攪拌樁進行槽壁加固，坑內(nèi)被動區(qū)采用三軸水泥土攪拌樁加固?；迂Q向設(shè)置5道鋼筋混凝土支撐。

基坑圍護結(jié)構(gòu)剖面圖見圖2，圖3。

3 深基坑施工工藝及方案

3.1 基坑降水

1)各土層降水分析。

根據(jù)抽水試驗結(jié)果，第⑦層平均滲透系數(shù)為2.54 m/d，第⑦層抽水井的影響半徑范圍為149.8 m～203.7 m。抽水試驗單井出水量在12.3 m3/h～25.3 m3/h，第⑤3層粉質(zhì)粘土層具有一定的微承壓性質(zhì)且與下部承壓含水層具有明顯水力聯(lián)系。

2)疏干井、減壓井的設(shè)置。

共布置疏干井63口，為加強觀測井選擇2口疏干井作為觀測井;本基坑坑內(nèi)共布置27口降壓井(含觀測井3口)，井深度均為45 m，在坑外布置3口觀測井，井深度均為43 m。

3)減壓降水引起的地面沉降控制。

臨近地下構(gòu)筑物的減壓井抽水時間應盡量縮短;采用信息化施工，建議對坑內(nèi)外觀測井進行實時跟蹤自動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整抽水井數(shù)量及抽水流量，進行按需降水;在降水運行過程中隨開挖深度逐步降低承壓水頭，根據(jù)試運行得到的結(jié)果，按開挖深度確定井群的運行。

圖2 基坑圍護結(jié)構(gòu)剖面圖（一）

圖3 基坑圍護結(jié)構(gòu)剖面圖（二）

3.2 土方開挖

1)各層土方開挖時，按“先對撐，后周邊，對稱跳倉”的挖土流程，流水開挖及支撐施工。

基坑開挖、墊層及支撐施工遵循“分層、分塊、留土護壁、對稱、限時”的原則，利用時空效應原理，盡量減少基坑無支撐的暴露時間，嚴格控制基坑變形。

2)基坑施工中為確保東側(cè)外灘通道及周邊的安全，為避免大面積開挖土方對圍護變形造成不利的影響，分塊原則上考慮支撐布置進行分塊施工，北區(qū)分為16塊，按照由中間向兩側(cè)組織施工。

3)開挖時嚴禁挖機碰撞支撐、立柱、監(jiān)測設(shè)施、深井、工程樁，以免造成損壞。

4)支撐施工。

本工程支撐采用鋼筋混凝土支撐，支撐鋼筋施工過程中必須嚴格按照鋼筋混凝土施工規(guī)范要求，確保同一截面鋼筋接頭的數(shù)量不超過50%，支撐鋼筋擬采用直螺紋連接形式。為減少對周邊環(huán)境的影響，采用人工結(jié)合機械鑿除的方法進行支撐拆除。

3.3 基坑監(jiān)測

1)通過基坑監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)施工過程中的環(huán)境變化發(fā)展趨勢，及時反映基坑施工過程中由于基坑開挖產(chǎn)生的坑外土體的動態(tài)變化，及時分析可能出現(xiàn)的事故隱患。

2)在外灘通道的結(jié)構(gòu)內(nèi)墻上布設(shè)外灘通道沉降監(jiān)測點;在場地東側(cè)和北側(cè)地下空間原圍護墻頂布設(shè)地下空間沉降監(jiān)測點。

3)外灘通道側(cè)圍護體水平、垂直位移大于2 mm/d或累計大于35 mm;外灘通道側(cè)坑外地下水位下降達300 mm。

4 施工開挖措施及應急預案

1)本工程基礎(chǔ)部分施工將歷經(jīng)雨季、夏季、冬季，須采取具有針對性的施工技術(shù)措施，將季節(jié)性的影響減少到最小程度。

2)為確保本工程質(zhì)量目標的實現(xiàn)，管理人員要牢固樹立“質(zhì)量第一”的意識，圍繞質(zhì)量工作目標，形成科學的網(wǎng)絡(luò)化管理模式，并層層分解到各個施工環(huán)節(jié)及日常工作實務(wù)管理中去。

3)因本工程范圍土層的滲透系數(shù)較大，為避免降水過程中可能出現(xiàn)的坑外地下水位下降而引起周邊建筑、道路及管線的不均勻沉降，根據(jù)環(huán)境監(jiān)測的情況在設(shè)計的指導下在坑外采取回灌措施。

4)為避免挖土階段可能出現(xiàn)的基坑圍護變形值超過設(shè)計限值，應在上級部門、設(shè)計、業(yè)主、監(jiān)理及有關(guān)方面的指導下采取相應措施。

5 建議

軟土深基坑施工是一項系統(tǒng)工程，也是一項技術(shù)難度相對較高、不確定性因素相對較多、風險相對較大的工作，要避免出現(xiàn)險情，建議采取以下措施:

1)深基坑施工前應結(jié)合該基坑的特殊情況進行風險識辨，并制定相應的對策;

2)對在設(shè)計階段無法準確判定的、影響施工安全的問題，在施工階段應及時采取措施以進行補救;

3)施工應嚴格按設(shè)計進行施工;

4)組織深基坑項目施工的主要技術(shù)及管理人員應具有識辨施工風險并能采取合理措施的能力;

5)加強監(jiān)控量測并做到信息化施工。

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［2］梁多勝.深基坑支護與降水施工技術(shù)［J］.山西建筑，2011，37(1):63-64.

［3］陳學新.軟土地段深基坑施工方案探討［J］.施工技術(shù)，2013(2):91-92.

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