鬧市區(qū)復(fù)雜環(huán)境條件下的深基坑施工技術(shù)研究

湯洪家

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

1.1 地理位置及周邊環(huán)境

嘉興路街道139街坊商辦綜合開發(fā)項目位于上海市虹口區(qū)嘉興路街道，城市中心區(qū)內(nèi)環(huán)內(nèi)；基地靠近虹口北外灘商務(wù)區(qū)?；乇眰?cè)為紫虹嘉苑小區(qū)，距離基坑約20 m；西側(cè)為老廠房，距基坑約19.8 m；東側(cè)為虹葉茗苑小區(qū)，距基坑約32.69 m；南側(cè)為周家嘴路900弄小區(qū)。北側(cè)隔岳州路為運營中的軌交4號線區(qū)間隧道，在基坑50 m保護線旁。周邊道路下埋設(shè)有大量的市政管線（圖1）。

圖1 基坑周邊環(huán)境與管線示意

1.2 建筑及結(jié)構(gòu)概況

本工程總用地面積為13 671 m2，建筑面積89 351 m2，其中地下室面積44 990 m2，地上面積44 361 m2。建筑高度59.95 m，建成后為商業(yè)辦公場所。

地下室底板面相對標高為－19.75 m，底板厚度普遍區(qū)域為900 mm、樁承臺區(qū)域為1 200 mm，混凝土強度等級為C30、抗?jié)B等級為P8，墊層厚度為200 mm。

本工程地下室共4層（地下4層為人防區(qū)域），滿布整個場地；地上由1棟12層主樓（鋼結(jié)構(gòu)）及4層裙房（混凝土結(jié)構(gòu)）組成。

1.3 水文地質(zhì)情況

1.3.1 潛水

本工程基地淺層地下水屬潛水類型，主要補給來源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化而變化，水位埋深為0.3～1.5 m。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08-11—2010《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》有關(guān)條款，年平均水位埋深一般為0.5～0.7 m，按不利條件分別采用地下水高水位埋深為0.5 m，低水位埋深為1.5 m。

1.3.2 承壓水

本工程基地第⑦層粉土層為承壓含水層，埋深54.5～57.5 m，當基坑挖至－22.40 m時，底板穩(wěn)定性處于臨界狀態(tài)，局部深坑開挖時（局部深坑開挖深度－25.00 m），有承壓水突涌的可能性，且承壓含水層埋深約55 m，地下連續(xù)墻未對承壓含水層進行隔斷。因此，本項目在施工過程中，在保證基坑安全的前提下，要保證盡量不降承壓水或縮短降水周期，從而保證周邊環(huán)境的安全。

1.4 基坑概況

工程采用厚1 m地下連續(xù)墻（兩墻合一）＋4道鋼筋混凝土支撐體系，地下連續(xù)墻深44～46 m。地下連續(xù)墻局部（鄰近地鐵隧道及小區(qū)側(cè)）采用三軸攪拌樁進行槽壁加固和裙邊加固，基坑內(nèi)深坑采用高壓旋噴樁進行加固?；悠毡橥谏?0.3 m，局部落深至25.0 m（圖2）。

圖2 圍護體系示意

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 坑內(nèi)加固

從某種程度上來說，坑內(nèi)加固質(zhì)量的好壞會關(guān)系到整個基坑的安全，尤其是本項目局部深坑承壓水突涌風險較大、穩(wěn)定性較難控制。

本工程在圍護設(shè)計階段，通過對圍護設(shè)計方案進行研究，從基坑安全角度出發(fā)，在西側(cè)（淺基礎(chǔ)房屋）及地鐵隧道（距離基坑50.5 m）須采取三軸攪拌樁進行加固。施工時，需密切關(guān)注其下沉和提升速度，相鄰樁施工不得超過24 h，一旦超過，必須在外側(cè)進行補樁，同時嚴格控制水灰比。

本工程坑內(nèi)加固采用高壓旋噴樁，注漿壓力20～25 MPa，空氣壓力0.7 MPa，提升速度為10～20 cm/min，水灰比為1.0。為保證坑底加固的質(zhì)量，以及施工時為防止孔間串漿，必須采用跳躍法，相鄰2根樁施工間隔不小于48 h，間距不小于4～6 m。旋噴前要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，其壓力和流量必須滿足設(shè)計要求。注漿管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物，注漿管接頭處的密封圈必須良好，噴射時，要做好壓力、流量、注漿量、轉(zhuǎn)速、提升速度等的量測及記錄工作。

2.2 合理劃分土方分塊

本工程土方分5層進行開挖，周邊均為建筑物且距離基坑西側(cè)20 m為淺基礎(chǔ)的房屋，周邊道路下埋設(shè)有大量管線，為確保周邊環(huán)境安全，在盡早形成底板的前提下，基坑開挖必須堅持“分層、分區(qū)、留土護壁、盆式開挖”的原則[1]。

第2～4層土方開挖時，根據(jù)圍護支撐的布置形式及盆式開挖原則將基坑分為15塊共4個階段進行開挖，先形成對撐，后角撐。同時要求在分塊土方開挖完成后的48 h內(nèi)形成支撐，并在開挖過程中加大機械投入，減少基坑的暴露時間[2]。

1）首層土方采取大開挖，由中間向兩側(cè)進行。且應(yīng)先在地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)挖槽，鑿除浮漿，并分段及時形成定圈梁（圖3）。

圖3 首層土方開挖示意

2）第2～4層土方采用盆式開挖，開挖時，上一道支撐強度必須達到設(shè)計強度。開挖順序為1-1→1-2→2-1→2-2→3→4（圖4）。

圖4 第2～4層土方開挖分塊

3）第5層土方根據(jù)后澆帶及施工原因劃分為6塊（圖5）。第5層土方及底板施工按照1區(qū)→2區(qū)→3區(qū)→4區(qū)→5區(qū)→6區(qū)的順序進行施工，墊層在形成工作面（200 m2）后即可進行澆筑。1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)形成后，盡快形成長邊中部的底板對撐，控制基坑變形。同時，考慮到控制基坑變形，在施工4區(qū)、5區(qū)、6區(qū)時，可先行施工地下連續(xù)墻輪廓線10 m范圍內(nèi)的底板。

圖5 第5層土方開挖分塊

3 底板局部深坑施工方案

根據(jù)原先專家評審及圍護圖紙意見，建議一般情況下在普遍底板施工完成后再進行局部深坑（抗承壓水穩(wěn)定性驗算不滿足規(guī)范要求的深坑）的開挖，縮短降壓抽水工期，從而減小對環(huán)境的變形影響。但本工程底板施工時，承壓水頭高度較之前有了一定的下降，局部底板深坑需后挖的地方極為有限。

若按常規(guī)方案進行施工，落深坑周邊需留設(shè)施工縫及操作面，會對后期施工帶來不便，且后期深坑四周所留設(shè)的鋼筋接頭很有可能在挖土過程中被損壞，施工周期也會延長，給底板的整體形成帶來不利影響。因此，對于落深大于3 m的深坑采取分段施工（圖6），以避免上述不利影響。

圖6 分段澆筑示意

由于承壓水水頭呈周期性變化，在最后一層土方開挖期間，通過承壓觀測井對坑內(nèi)承壓水頭進行觀察，承壓水埋深基本穩(wěn)定在－65.0 m，較之前的地勘報告的－57.5 m有了一定降低，根據(jù)降水單位核算，根據(jù)此水頭高度核算，底板開挖土方穩(wěn)定臨界值為－23.40 m。

針對4、5、6區(qū)深坑分2次施工，對局部深坑按如下步驟進行施工：

1）深坑隨底板分區(qū)大面挖土一起施工。

2）開挖完成后，立即澆搗墊層（早強混凝土內(nèi)配網(wǎng)片鋼筋）且完成鋼筋綁扎。

3）澆搗深坑混凝土。

4）深坑水平向設(shè)置施工縫。

5）待分區(qū)大面積鋼筋綁扎完成后，澆筑整塊分區(qū)底板。

同時，在水平施工縫處設(shè)置企口，在此設(shè)置止水鋼板（圖7）。

圖7 止水鋼板設(shè)置示意

4 監(jiān)測信息化

為保證施工過程中基坑及周邊環(huán)境的安全，地下室結(jié)構(gòu)完成以前，本工程對周邊管線及道路、房屋沉降及傾斜、水位變化、支撐軸力、地下連續(xù)墻測斜、土體測斜、坑底隆起等項目進行1 d一次的測量（結(jié)構(gòu)施工階段測量為3 d一次，不含拆撐），以信息化指導(dǎo)施工，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整施工流程。

在施工至第4道支撐時，由于土體卸載的效應(yīng)，立柱樁的垂直位移出現(xiàn)了超過報警值35 mm的情況，為保證基坑及周邊環(huán)境安全，項目部立即根據(jù)監(jiān)測報告，對現(xiàn)場上升超過報警值的區(qū)域立柱通過局部加載的方式（支撐梁上方混凝土截樁）進行控制。

5 結(jié)語

1）在坑內(nèi)加固施工時，嚴格按照相關(guān)技術(shù)要求進行全程控制，使得坑內(nèi)加固質(zhì)量得到了良好的保障，后期的28 d無側(cè)限抗壓強度滿足＞0.8 MPa設(shè)計要求，為后續(xù)基坑順利開挖起到了至關(guān)重要的作用。

2）在基坑土方開挖過程中，合理按土方分塊進行開挖，通過加大施工過程機械和勞動力的投入，保證支撐在48 h內(nèi)形成，同時提高混凝土支撐最后一塊的強度等級，使整個支撐傳力體系盡快形成，也縮短了整個基坑開挖的周期，減少了基坑的暴露時間，在一定程度上控制了基坑變形[3-8]。

3）通過局部深坑施工方案的調(diào)整，加快了底板施工的速度，比原有45 d的計劃提早了6 d，尤其是在上海軟土地基情況下，只有迅速完成底板澆筑施工，才能盡快地度過施工的高風險期。底板形成后，土體深層位移及地下連續(xù)墻測斜等監(jiān)測數(shù)據(jù)明顯減小，保證了基坑及周邊環(huán)境的安全。

4）通過密切觀察承壓水頭變化，發(fā)現(xiàn)承壓水頭較之前抽水試驗時已有了一定下降，且本項目屬于微承壓水，含水層較薄，并且基坑深坑坑底加固較好，最終未開啟承壓井，降低了對周邊環(huán)境的影響。