軟土地區(qū)近地鐵側(cè)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工

余碧玉

中國建筑股份有限公司（上海） 上海 200092

前言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高層、超高層建筑大面積建設(shè)，地下交通大力發(fā)展，基坑支護(hù)形式受周邊環(huán)境影響逐漸加大，特別是地鐵建設(shè)對基坑開挖要求越來越高，基坑支護(hù)形式逐漸多樣化。本文通過某工程項(xiàng)目深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工實(shí)例，對軟土地基近地鐵側(cè)深基坑實(shí)施如何保證周圍環(huán)境的安全進(jìn)行了研究。

1 工程概況

大上海會德豐廣場位于上海市南京西路1717號批租地塊，占地面積為12675m2。會德豐項(xiàng)目地下深基坑北側(cè)圍護(hù)地連墻距地鐵隧道凈距僅5.4m，為了保護(hù)地鐵，分為南、北兩坑分別施工，先開挖南坑，南坑地下結(jié)構(gòu)施工到±0.00m后，再開挖北坑，北坑開挖標(biāo)高為-18.02m。北坑整個范圍內(nèi)土體采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁加固，所以北坑按設(shè)計(jì)暫不考慮坑內(nèi)土體降水及降承壓水。北坑內(nèi)支撐體系采用一道鋼筋混凝土支撐和四道鋼管支撐。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，北坑鋼支撐安裝好后，須及時施加預(yù)頂力。在基坑施工過程中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及實(shí)際工況進(jìn)行復(fù)加預(yù)應(yīng)力[1]。

2 土方開挖與支撐施工原則

采用兩邊向中間對稱開挖，嚴(yán)格實(shí)行“分層分塊、限時開挖支撐”原則，做到每挖一塊土，就施工一根支撐，土方開挖與支撐形成時間不超過12小時，挖土8小時，支撐安裝4小時。分塊(控制在150m2左右）澆筑底板墊層，盡早完成北坑地下室底板工程。采取信息化施工，以每層土方及支撐施工階段圍護(hù)墻和地鐵結(jié)構(gòu)的變形控制值為依據(jù)，以每天和前期分階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)做參考，調(diào)整制定本層及其以下各層土方與支撐施工的時間和措施，確?；印⒌罔F結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境變形量控制在計(jì)劃的范圍內(nèi)[2]。

3 基坑支護(hù)方案

基坑支護(hù)體系的選擇，對基坑土方開挖及地下室施工過程中工程自身及周圍環(huán)境的安全和穩(wěn)定至關(guān)重要。它需要在整個地下空間形成一個完整、堅(jiān)固的支撐體系。

大上海會德豐廣場工程北側(cè)基坑開挖，采用剛度高、整體性好的地下連續(xù)墻，加上穩(wěn)固、牢靠的混凝土/鋼管支撐。地下連續(xù)墻厚1000mm，沿基坑一圈整體設(shè)置。因工程分南北兩個基坑，以中間地連墻分隔開，遠(yuǎn)離地鐵2號線的南坑先行開挖、施工，在北坑開挖前，南坑地下室多層結(jié)構(gòu)樓板已施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，與中間地連墻連接并形成有效支撐。

北坑內(nèi)支撐為1道鋼筋混凝土支撐+4道鋼管支撐。

鋼筋混凝土支撐截面為1000×1000mm，通過圍檁固定在地下連續(xù)墻上?；觾深^設(shè)置角撐及板撐，該道支撐跳格設(shè)置鋼筋混凝土棧橋，供挖土?xí)r挖機(jī)站位及取土使用。

4 土方開挖與支撐施工順序

4.1 第一層土方開挖與第一道支撐施工

經(jīng)實(shí)測，本工程自然地面標(biāo)高-0.400m，第一道支撐底標(biāo)高分別為-1.0m、-1.5m，土方開挖量總計(jì)749m3。為本層土方開挖采用大開挖施工支撐，第二步待支撐砼達(dá)到70%設(shè)計(jì)值后開挖下層土方。

4.2 第二層土方開挖與第二道支撐施工

第二層土方開挖自-1.0m、-1.5m至-5.095m，開挖深度4.095m、3.595m，土方開挖量總計(jì)3351m3。開挖方法：挖機(jī)在坑中第一道支撐上行走，支撐上需覆蓋30cm土。

4.3 第三層土方開挖與第三道支撐施工

第三層土方開挖自-5.095至-8.345，開挖深度3.25m，土方開挖量總計(jì)2838m3。

4.4 第四層土方開挖與第四道支撐施工

第四層土方開挖自-8.345至-12.095，開挖深度3.75m，土方開挖量總計(jì)3275m3。

4.5 第五層土方開挖與第五道支撐施工

第五層土方開挖自-12.095至-15.520，開挖深度3.425m，土方開挖量總計(jì)2991m3。

4.6 第六層土方開挖與墊層施工

第六層土方開挖自-15.520至-18.020，開挖深度2.5m，土方開挖量總計(jì)2183m3，墊層厚度300mm，混凝土總方量為262m3，墊層內(nèi)設(shè)置H型鋼及鋼筋網(wǎng)片。

5 鋼支撐安裝

采用25噸吊車進(jìn)行鋼支撐的吊裝。單根支撐拼接后總長宜比實(shí)際需用長度短50～100毫米，每根支撐配活絡(luò)頭子1只，拼接時必須確保順直。支撐吊裝到位后，進(jìn)行水平度的調(diào)整，檢查各焊接和螺栓連接點(diǎn)達(dá)到緊固可靠，經(jīng)檢查合格后，按照設(shè)計(jì)值分級施加預(yù)應(yīng)力，形成完整的鋼支撐系統(tǒng)。待鋼支撐安裝完成后開始分節(jié)施加預(yù)應(yīng)力，非自動控制系統(tǒng)的鋼支撐采用二只千斤頂在鋼管支撐兩側(cè)對稱同時施加，自動控制系統(tǒng)的鋼支撐采用一臺千斤頂施壓；每級預(yù)應(yīng)力施加后需對各鋼節(jié)點(diǎn)的連接情況進(jìn)行復(fù)檢，必要時應(yīng)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固。為控制基坑變形，起吊安裝、焊接在分塊土方完成后隨即展開連續(xù)施工，做到土方開挖與鋼支撐安裝協(xié)調(diào)進(jìn)行，隨挖隨撐。

6 技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

6.1 軟土地區(qū)分基坑施工

上海屬于典型的軟土地區(qū)，因其地下交通系統(tǒng)發(fā)達(dá)，周邊建筑密集，新建工程基坑的穩(wěn)定對周圍環(huán)境的保護(hù)起到關(guān)鍵性的決定。本工程除了一墻之隔的少年宮外，與地鐵2號線間隔僅5.4米，在當(dāng)時尚屬首次。為了將對地鐵的影響降至最低，本工程將基坑分成南北兩個基坑，在南坑采用分層分塊、先盆中后盆邊開挖，每開挖一塊立即跟進(jìn)支撐施工，開挖至底標(biāo)高后逐層施工地下室結(jié)構(gòu)樓板，并與中間地連墻形成有效支撐。然后再進(jìn)行臨近地鐵的北坑開挖與施工。北坑在南坑開挖之前便采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁加固，使坑內(nèi)軟土變?yōu)椤坝餐痢?，增加了北坑的穩(wěn)定性。

6.2 軸力動態(tài)控制系統(tǒng)

為本項(xiàng)目特別設(shè)計(jì)與實(shí)施的軸力動態(tài)控制系統(tǒng)，在工程實(shí)施期間，尚屬全國首創(chuàng)。后續(xù)上海地區(qū)同類近地鐵工程實(shí)施時，均借鑒了本項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，租賃本工程設(shè)備并請求技術(shù)指導(dǎo)。該系統(tǒng)應(yīng)用于第四、五道鋼支撐，由液壓泵站、控制室、液壓千斤頂、油管、傳感器、報警器等組成。每根鋼管單獨(dú)配置一個液壓千斤頂，每一組（分組詳見3基坑支護(hù)方案）設(shè)置一根輸油總管和一個信息傳感器，由信息傳感器將實(shí)時壓力反饋至控制室，控制室將實(shí)時壓力與設(shè)定壓力對比后發(fā)出加壓/卸壓指令，從而保證第四、五道支撐壓力的穩(wěn)定。同時還設(shè)置了壓力報警系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)壓力超出設(shè)定值時，將發(fā)出警報，使施工方結(jié)合基坑、地鐵監(jiān)測數(shù)據(jù)來判斷基坑的安全狀態(tài)并及時采取相應(yīng)措施。

7 結(jié)束語

通過對基坑支護(hù)方案的整體而周全的設(shè)計(jì)——全基坑設(shè)置地下連續(xù)墻并兩側(cè)土體加固、設(shè)置中間地下連續(xù)、北坑采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁加固，以及對施工方案細(xì)致的考慮——分層分塊土方開挖、嚴(yán)格控制開挖順序與支撐形成時間、采用軸力動態(tài)控制系統(tǒng)，本工程地下室施工過程中，地鐵2號線沉降和變形控制良好，周圍土體和建筑物沉降和變形均在規(guī)定范圍內(nèi)，保證了周圍環(huán)境的安全。更為重要的是，為同類項(xiàng)目提供了成功經(jīng)驗(yàn)，使復(fù)雜環(huán)境下基坑工程的實(shí)施成為可能，推進(jìn)了軟土地區(qū)深基坑施工的發(fā)展。