基于復(fù)雜工況下的基坑圍護(hù)工藝優(yōu)化管理

【摘要】在工程建設(shè)過程中，設(shè)計施工的經(jīng)濟性與安全性是需要重點關(guān)注的兩個方面。在施工工藝方案的選擇中，不僅要確保其施工安全、不會影響周邊建筑環(huán)境，同時還應(yīng)該具備以最經(jīng)濟投資獲得最大化價值的特點，以促進(jìn)工程利益的最大化。而基坑工程作為建筑項目的基礎(chǔ)階段，如何保證基坑圍護(hù)工藝選擇的合理性，使其體現(xiàn)出綜合造價低、施工工期快、施工安全性高等特點，也一直是基坑參建人員所關(guān)注的重點。文章以網(wǎng)新康橋科技園項目復(fù)雜工況下的基坑工程作為實例，對基坑圍護(hù)工程優(yōu)化管理措施作一論述，分析基坑采用SMW工法樁結(jié)合一道內(nèi)支撐的圍護(hù)形式，H型鋼全部或部分回收，對控制整個基坑工程施工進(jìn)度、造價、安全性的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】基坑工程；圍護(hù)工藝；優(yōu)化管理

做好施工管理，促進(jìn)建筑工程健康、可持續(xù)發(fā)展，并如何確保深基坑圍護(hù)施工的安全性與經(jīng)濟性，也一直是施工人員所面臨的主要技術(shù)問題。尤其是在目前密集的城市建筑中，進(jìn)行基坑圍護(hù)工程施工時，需要面對周邊錯綜復(fù)雜的地下管線、復(fù)雜的水文地質(zhì)條件、周邊建筑的間距小、狹窄的開挖空間等復(fù)雜工況下的諸多問題。這種情況下，就更應(yīng)該重視基坑圍護(hù)施工，加強圍護(hù)工藝優(yōu)化管理，使基坑支護(hù)的經(jīng)濟與安全性達(dá)到預(yù)期目的，為促進(jìn)建筑工程健康、經(jīng)濟發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1、工程概況

網(wǎng)新康橋科技園總建筑面積為38414.85m2，地上建筑面積為25976.85m2，地下建筑面積為12438.00m2，由10幢5層科研樓及其配套設(shè)施組成，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)。東側(cè)為躍進(jìn)河，南臨廠房地下室，西側(cè)為一層至二層的民宅，北側(cè)為躍進(jìn)支路，地下室外墻到躍進(jìn)支路道路側(cè)石邊最小距離約為5.00m。土層分布如表1所示：

第②層，中等壓縮性，強度較好，層厚較小，在明（暗）浜分布區(qū)域缺失。第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，天然含水率高，重度小，高壓縮性，力學(xué)性質(zhì)差，對基坑的變形影響較大，開挖時極易產(chǎn)生坍塌或塑性擠出。第③夾層灰色砂質(zhì)粘土，滲透性高，在動水壓力下易產(chǎn)生流砂，基坑應(yīng)做好止水工作。第④層灰色淤泥質(zhì)粘土，強度低，壓縮性高，層厚大，圍護(hù)樁難以穿透該層，基坑變形較大。

2、工程施工風(fēng)險因素及難點

平面形狀上北側(cè)整體向場地內(nèi)拱入，對于控制基坑變形不利；坑邊存在多個局部深坑，且收土施工將采取坑邊開挖，需注意對局部特殊位置深坑的處理；基坑開挖深度5.5～6.95米，不良地質(zhì)現(xiàn)象表現(xiàn)為一片暗浜和西部一條明浜。一級輕型井點降水需采取挖槽深埋管及相應(yīng)的輔助措施，保證降水效果，對北側(cè)管線及西側(cè)民宅的保護(hù)。工程采用SMW工法樁結(jié)合一道內(nèi)支撐的圍護(hù)形式，H型鋼全部或部分回收，控制整個基坑工程的工期進(jìn)度及整體造價。

3、復(fù)雜工況下的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝比選

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案選擇須綜合考慮工程本身位置、周圍環(huán)境、主體結(jié)構(gòu)特點等，在復(fù)雜工況下確保安全可靠，做到經(jīng)濟合理，節(jié)省投資，施工方便，有利于縮短工期，提高效益。

3.1 基坑施工工藝比選

結(jié)合基坑開挖面積、深度與形狀，基坑采用順作法開挖?；娱_挖深度為5.5～6.95m，周邊環(huán)境對于控制基坑圍護(hù)變形有一定的要求，雖然基坑面積較大。結(jié)合上海地區(qū)此開挖深度類似項目的施工經(jīng)驗，灌注樁+止水帷幕及SMW工法樁三種圍護(hù)形式中進(jìn)行比選，以分析SMW工法樁在工程中應(yīng)用的合理性。

3.1.1鉆孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁

灌注排樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)體，施工工藝成熟、平面位置布置靈活；具有一定的剛度，隨著樁徑及樁長的增加，可有效的提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度及基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性，增加基坑工程的安全度。結(jié)合本項目地質(zhì)條件及開挖深度，經(jīng)過計算分析，鉆孔灌注樁為700～800mm，可采用3Ф650@450水泥土攪拌樁作為止水帷幕。

3.1.2 SMW工法樁

SMW工法樁一般指三軸水泥土攪拌樁中內(nèi)插型鋼，同時達(dá)到圍護(hù)結(jié)構(gòu)與止水帷幕的作用。在地下建筑出地面后，一般須回收型鋼，所以其綜合造價相對較低。工法樁空間占位小，本項目開挖是工法樁從經(jīng)濟型和安全性上具有很強競爭力的深度范圍。經(jīng)過計算分析，本項目采取3Ф850@600內(nèi)插H700X300型鋼，可以滿足本項目退界空間的要求，并且對于控制環(huán)境較為有利。

3.2 支撐體系選型的合理性

3.2.1鋼支撐

鋼支撐具有自重輕、施工速度快以及可以重復(fù)使用、安裝后能立即發(fā)揮支撐作用的特點。但是鋼支撐的節(jié)點構(gòu)造和安裝相對比較復(fù)雜。對于本項目南北向支撐長度約70m，不僅鋼支撐的吊放及安裝較為困難，并且支撐剛度難以保證。對于本項目西側(cè)靠民宅及東北側(cè)靠橋梁位置，地下室平面體形復(fù)雜，平面布置困難，鋼支撐難以形成有效的支撐剛度，本項目不采用鋼支撐。

3.2.2 鋼筋混凝土支撐優(yōu)化分析

現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐具有剛度大，整體性好，可以采取靈活的布置方式等特點，適應(yīng)于復(fù)雜體形的基坑，而且不會因節(jié)點松動而引起基坑的位移，施工質(zhì)量相對容易得到保證，所以在上海市的使用面較廣。但混凝土支撐也存在現(xiàn)場制作和養(yǎng)護(hù)時間相對長，支撐拆除相對復(fù)雜，材料不能完全回收利用等特點。

結(jié)合本項目特點，基坑南北向?qū)挾燃s70m，鋼筋混凝土支撐可保證支撐剛度，并避免節(jié)點處理及松動隱患。并可以靈活布置，解決西側(cè)民宅及東北側(cè)橋梁的環(huán)境保護(hù)問題，綜合考慮，本項目推薦采用鋼筋混凝土支撐。

3.3 復(fù)雜工況下圍護(hù)結(jié)構(gòu)

考慮到場地內(nèi)不良地質(zhì)的分布情況（暗浜區(qū)域），及坑邊構(gòu)筑物管線及坑邊局部深坑的情況。本項目圍護(hù)結(jié)構(gòu)總體分為2個區(qū)段，基本以暗浜范圍分界。對于坑邊相對薄弱位置采取坑內(nèi)加固措施進(jìn)行處理，基坑深度6.00m，采用SMW 工法樁，3Ф850@600 水泥土攪拌樁內(nèi)插H700x300x13x24 型鋼。三軸水泥土攪拌樁采取套打施工，H 型鋼采取插一跳一的形式。型鋼插入坑底9.00m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入比1：1.5?？觾?nèi)采取井點降水措施。采取一道鋼筋混凝土支撐，撐點標(biāo)高設(shè)置為整體式圈梁。

3.4支撐體系

結(jié)合基坑平面形狀及規(guī)模，整體考慮環(huán)境保護(hù)要求及經(jīng)濟性，可行性，支撐平面設(shè)計采用對撐加角撐方式。根據(jù)基坑不同范圍的開挖深度，設(shè)一道鋼筋混凝土支撐，由于本工程僅設(shè)一道支撐，并且支撐不作為棧橋使用，所以通過計算，豎向支撐體系可采用H400x400 型鋼作為支撐立柱。立柱總長約24m，立柱需進(jìn)入⑤1-2 層1～2m，經(jīng)計算，承載力滿足要求。立柱端頭進(jìn)入相對好土層，對于控制立柱的變形也較為有利。

3.5 坑內(nèi)加固工藝與措施

基于基坑安全性及控制周邊環(huán)境影響角度出發(fā)，坑邊局部深坑位置，采取坑底加固措施；西側(cè)為控制基坑開挖對民宅的影響，采取坑內(nèi)雙軸水泥土攪拌樁加固措施、加固體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的空隙采取壓密注漿措施。

4、基坑監(jiān)測

在基坑施工過程中跟蹤施工活動，對坑周地層變形，附近建筑物的變形及受力情況進(jìn)行實時監(jiān)測，對變形及變形速率設(shè)置報警值，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時與計算預(yù)測值相比較，判斷施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)，實現(xiàn)信息化施工，檢測報警值為：圍護(hù)墻體側(cè)向變形0.7%H、5mm/d、支撐軸力監(jiān)測設(shè)計軸力的100%、地面沉降監(jiān)測0.55%H、5mm/d、坑外周邊地下水位監(jiān)測1000mm、300mm/d、附近建筑物沉降：20mm、2mm/d、管線垂直、水平位移： 10mm、2mm/d。

結(jié)語：

結(jié)合基坑工程案例認(rèn)為：其一，文章所論述的網(wǎng)新康橋科技園基坑屬于基坑工程為粉沙地質(zhì)，施工環(huán)境復(fù)雜，影響因素較多，在基坑開挖施工方面存在較大的風(fēng)險，因此在實際施工中需著重注意基坑開挖的質(zhì)量與安全管理。其二，在保證基坑工程質(zhì)量與安全的同時，如何節(jié)省工程造價也是需重點考慮的問題。

綜合考慮到上述兩個重點，本次深基坑開挖施工中我們采用SMW工法樁圍護(hù)施工，其不僅能夠有效滿足工程施工的質(zhì)量與安全，還能縮短工程進(jìn)度，盡最大程度節(jié)約工程造價。由此也證明，無論是從設(shè)計還是到施工過程中，本次基坑圍護(hù)工藝優(yōu)化管理措施都是成功、合理、可行的。

參考文獻(xiàn)：

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