復(fù)雜環(huán)境條件下基坑圍護(hù)施工中的地下障礙物處理

劉 怡

上海建工房產(chǎn)有限公司 上海 200080

新建工程施工中難免會(huì)碰到原有建筑的一些地下障礙物，如何正確合理地選擇處理這些地下障礙物的方法是保證基坑施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵[1]。

1 工程概況

某生活污水處理站工程位于上海市閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)，整體設(shè)置1層地下室，局部有地上結(jié)構(gòu)?；用娣e約1 900 m2，基坑周長約260 m，開挖深度約7.3 m?；又苓叚h(huán)境較為復(fù)雜，基坑?xùn)|側(cè)及南側(cè)緊鄰在建宿舍樓小區(qū)，東側(cè)基坑邊線距離地下室基礎(chǔ)邊線僅2.8 m。該小區(qū)由4棟18～20層高層住宅及整體設(shè)置的1層地下室組成（圖1）。結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)形式為樁筏-承臺(tái)基礎(chǔ)，樁基采用φ600 mm的PHC管樁，基礎(chǔ)埋深6.65～8.15 m。該小區(qū)基坑采用在連續(xù)套接的三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插入預(yù)制混凝土矩形樁形成的復(fù)合擋土止水圍護(hù)結(jié)合裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。目前該小區(qū)地下室已建成，正在建高層住宅的上部結(jié)構(gòu)。基坑西側(cè)邊線與用地紅線間距9.9 m，與小河間距19.9 m。由于南側(cè)在建宿舍樓小區(qū)的施工需求，基坑西側(cè)及北側(cè)設(shè)有混凝土臨時(shí)施工道路，作為運(yùn)輸預(yù)制構(gòu)件型卡車的通行道路，因此，距離基坑邊線非常近，必須考慮車輛荷載的影響。綜合而言，本基坑環(huán)境較為復(fù)雜，需考慮因素較多。

圖1 基坑環(huán)境平面示意

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，本場(chǎng)地屬于濱海平原地貌類型，主要由黏性土、粉性土及砂土組成。從地基土的力學(xué)參數(shù)來看，土質(zhì)條件較差，有較厚的淤泥質(zhì)土層，并且場(chǎng)地內(nèi)局部分布有暗浜。基坑開挖所影響到的地層從上至下依次為：②褐黃-灰黃色粉質(zhì)黏土、③灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③夾灰色砂質(zhì)粉土、④灰色淤泥質(zhì)黏土、⑤1灰色黏土。其中，第④層灰色淤泥質(zhì)黏土層力學(xué)強(qiáng)度低、層厚大，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制十分不利。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)本工程基坑特點(diǎn)并綜合考慮基坑安全性、環(huán)境條件、施工可行性、經(jīng)濟(jì)性、施工工期等因素后，選定如下設(shè)計(jì)方案：

整體方案選用型鋼水泥攪拌墻結(jié)合一道鋼筋混凝土水平支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式（圖2），普遍區(qū)域型鋼采用“插二跳一”的布置形式，基坑?xùn)|側(cè)緊鄰已建地下室及局部靠邊深坑區(qū)域采用密插的布置形式，其中局部靠邊深坑區(qū)域深坑型鋼加長以滿足受力變形控制要求。

圖2 基坑典型剖面示意

型鋼水泥土攪拌墻具有較好的剛度和止水性能，能夠滿足本基坑的擋土及隔水要求；且內(nèi)插型鋼可在基坑施工完成后回收利用，造價(jià)較為經(jīng)濟(jì)；此外，型鋼水泥土攪拌墻養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，可有效縮短施工工期、降低施工措施費(fèi)，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[2]。

為了控制圍護(hù)體的變形，加強(qiáng)基坑穩(wěn)定性，基坑南北邊中部及整個(gè)東側(cè)區(qū)域被動(dòng)區(qū)土體分別采用φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁墩式加固及裙邊加固，加固體寬度為4.45 m，加固范圍為坑底以下4 m。在本工程中因土質(zhì)較差，攪拌樁水泥摻量適當(dāng)提高。

3 基坑圍護(hù)施工遇地下障礙物的處理

由于施工單位未進(jìn)行前期障礙物探查以及鄰近在建小區(qū)原圍護(hù)定位不準(zhǔn)確，基坑圍護(hù)施工過程中在東側(cè)和南側(cè)相繼發(fā)現(xiàn)了樁頂埋深為5 m的400 mm×400 mm預(yù)制方樁、埋深約2 m的1 200 mm×700 mm老圍護(hù)圈梁及預(yù)制混凝土矩形樁。

本工程老圍護(hù)圈梁尺寸較大，埋深較淺，可以先將其暴露出來，再通過人工用風(fēng)鎬來鑿除混凝土，待鋼筋暴露出來之后再將其切斷，然后再分塊、分段運(yùn)走。

本工程發(fā)現(xiàn)的預(yù)制方樁及預(yù)制混凝土矩形樁等障礙物，剛好位于圍護(hù)樁樁位，也可采用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)清障[3]。全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)啟動(dòng)之后就會(huì)發(fā)生向下的扭矩和壓力，接著驅(qū)動(dòng)鋼套管也開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過管口的高強(qiáng)刀頭來切削鋼筋混凝土及土體等地下障礙物，把驅(qū)動(dòng)鋼套管一直鉆入到樁底，在鋼套管鉆入樁底的同時(shí)帶動(dòng)套管內(nèi)的土體，從而破壞了被拔樁與土體之間的固結(jié)力，樁身和土體互相脫離，鋼套管鉆入樁底后通過其自身的起拔能力將鋼套筒起拔，同時(shí)帶動(dòng)被拔樁一起頂升，之后吊車直接拎動(dòng)被拔樁并將其徹底拔出，然后在拔除鋼套筒的同時(shí)回填水泥土，從而盡可能因施工避免影響周圍環(huán)境。

全套管障礙物處理技術(shù)對(duì)周圍環(huán)境和位移的影響比較小，而且施工速度也比較快，往往應(yīng)用于建筑物附近施工時(shí)對(duì)地下障礙物的清除，但是費(fèi)用比較高，所需施工場(chǎng)地范圍較大。由于本工程場(chǎng)地狹小，環(huán)境復(fù)雜，這種清障設(shè)備不一定能施工。

障礙物的處理方法除了對(duì)其清除外，也可以采用繞過障礙物的處理方法。針對(duì)埋深較深、樁徑小的預(yù)制方樁和預(yù)制矩形樁，由于本基坑面積不大、工期要求緊，選擇繞過的辦法可行性和性價(jià)比更高，而直接拔樁則有把樁拔斷形成新障礙物的風(fēng)險(xiǎn)，所以最終選擇了圍護(hù)樁移位的方式繞過障礙物，同時(shí)采取壓頂梁外凸包裹住型鋼的方式保證圍護(hù)整體性，并采用高壓旋噴樁在內(nèi)外側(cè)封閉，形成可靠的止水帷幕（圖3）。

圖3 遇障礙物后圍護(hù)調(diào)整方案

同時(shí)，采取了以下施工技術(shù)措施：圍護(hù)施工前，施工單位準(zhǔn)確探查好障礙物的位置，復(fù)核圍護(hù)樁的尺寸及定位，避免障礙物影響圍護(hù)施工，保證圍護(hù)樁有效搭接，確保止水帷幕封閉；基坑開挖前進(jìn)行預(yù)降水，檢查降水效果后再進(jìn)行開挖，如有漏水現(xiàn)象，立即通知相關(guān)各方，協(xié)商處理對(duì)策，確保工程安全；在障礙物補(bǔ)樁位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，施工中加大監(jiān)測(cè)頻率，若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)值超報(bào)警值，立即通知工程各方，及時(shí)采取如堆載反壓等措施進(jìn)行處理。

本工程采用信息化施工，采用第三方基坑監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)方反饋的數(shù)據(jù)顯示，本工程基坑圍護(hù)應(yīng)力變形數(shù)據(jù)均在規(guī)范容許范圍之內(nèi)[4]。

4 結(jié)語

在復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑圍護(hù)施工過程中，經(jīng)常會(huì)碰到各種各樣的地下障礙物，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)無法施工。本文結(jié)合實(shí)際工程簡(jiǎn)單分析了針對(duì)不同地下障礙物的不同處理方法，其中有清障的方法也有繞過障礙物的處理方法。本工程因地制宜，選擇了以圍護(hù)樁移位的方式繞過障礙物，并采取相應(yīng)的施工技術(shù)措施，同樣取得了較好的工程應(yīng)用效果，對(duì)其他類似工程具有一定的借鑒意義。