狹長(zhǎng)基坑的施工變形控制技術(shù)

曹建中

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程背景

1.1 地理位置與周邊環(huán)境

工程位于上海市徐匯濱江商業(yè)區(qū)，南鄰西岸傳媒港地塊、北鄰龍耀路、西鄰云錦路、東至規(guī)劃云謠路。龍耀路隧道位于本工程基坑北側(cè)，隧道邊距本項(xiàng)目基坑邊最近32.2 m，西側(cè)為軌道交通11號(hào)線，隧道距本基坑約74 m（圖1）。

圖1 工程周邊環(huán)境示意

1.2 建筑、結(jié)構(gòu)及基坑圍護(hù)概況

本工程總建筑面積約254 498.56 m2，地下總建筑面積約64 200.74 m2，擬建物為1棟高280 m的61層辦公樓和4層裙房，地下室共4層。主體基坑總面積為17 410 m2，分為Ⅰ區(qū)（基坑面積為12 520 m2）和Ⅱ區(qū)（基坑面積為4 890 m2）先后實(shí)施?；悠毡橥谏顬?6.9 m，塔樓區(qū)域?yàn)?9.2 m。基坑安全等級(jí)為一級(jí)，北側(cè)、西側(cè)及Ⅰ區(qū)南側(cè)鄰西岸側(cè)基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)，基坑采用厚1 m的 兩墻合一地下連續(xù)墻圍護(hù)，地下連續(xù)墻共計(jì)96幅，地下連續(xù)墻最深49.5 m，坑內(nèi)設(shè)3道鋼筋混凝土支撐，塔樓深坑部位另設(shè)第4道和第5道鋼支撐?？觾?nèi)裙邊土體采用三軸攪拌樁進(jìn)行加固，集水井、電梯井等深坑四周采用高壓旋噴樁加固[1-2]。

2 基坑工況設(shè)計(jì)

根據(jù)原設(shè)計(jì)工況要求，本工程第1道支撐澆筑完成且強(qiáng)度全部達(dá)到80%后方可進(jìn)行下一層土方開挖，第2道支撐施工完成后方可開挖下一層土方，每層土方開挖的設(shè)計(jì)工況要求不變。根據(jù)設(shè)計(jì)工況和現(xiàn)場(chǎng)挖機(jī)數(shù)量、出入口數(shù)量、取土點(diǎn)數(shù)量等綜合情況，整個(gè)基坑從土方開挖、支撐及底板施工時(shí)間計(jì)劃需要165 d。

在底板完成之前，基坑測(cè)斜、周邊環(huán)境影響等將持續(xù)發(fā)展。本項(xiàng)目北側(cè)、西側(cè)均有隧道，基坑施工周期越長(zhǎng)，基坑累計(jì)變形越大，對(duì)周邊建筑物、隧道影響也越大，若按原設(shè)計(jì)工況施工，保守按照平均每天至少0.7 mm的變形量速率進(jìn)行估算，底板完成后地下連續(xù)墻測(cè)斜值在116 mm左右，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地下連續(xù)墻側(cè)向變形的報(bào)警值。

本工程第1道支撐共分4個(gè)區(qū)進(jìn)行施工，第1層土方于2017年6月12日進(jìn)行開挖，第1道支撐①、②、③、④區(qū)支撐分別于2017年6月18日、23日、27日、28日澆筑完成。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，控制基坑變形最有效的措施是在最短的時(shí)間內(nèi)完成基礎(chǔ)底板施工，考慮到本工程為長(zhǎng)條形基坑，基坑長(zhǎng)邊方向有4道棧橋作為對(duì)撐，經(jīng)過和設(shè)計(jì)單位充分溝通、論證、分析，為有效縮短施工時(shí)間，減少基坑暴露時(shí)間，提出①、②區(qū)支撐強(qiáng)度達(dá)80%，③、④區(qū)強(qiáng)度達(dá)30%后開挖下一層土方的設(shè)想（圖2）。

圖2 每層土方開挖先決條件

根據(jù)第2層的土方總量、取土點(diǎn)的數(shù)量及工地大門出入口的數(shù)量、每天的挖土?xí)r間，考慮夜間施工審批的天數(shù)等綜合因素，計(jì)劃自第2層土方開挖開始，每層土方開挖時(shí)間需要24 d，支撐施工需要6 d。第2層土方開挖計(jì)劃于2017年7月4日進(jìn)行，首先開挖第2層①區(qū)和②區(qū)盆中土方，該區(qū)域土方開挖施工時(shí)間大約需要3 d，第2層①區(qū)土方開挖完成后，第1道支撐棧橋③、④區(qū)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到8 d。截至2017年7月3日，第1道支撐各區(qū)混凝土強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 第1道支撐各區(qū)混凝土強(qiáng)度

根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析得知，2017年7月4日第2層土方①區(qū)開挖時(shí)，第1道支撐①、②區(qū)和③、④區(qū)強(qiáng)度分別能達(dá)到80%和30%以上的開挖強(qiáng)度要求，為擬采用的施工方案提供理論依據(jù)。另外，以此為前提，項(xiàng)目標(biāo)養(yǎng)室分別制作了齡期3、5、7、9、11、13、15 d的同條件養(yǎng)護(hù)試塊，以了解混凝土強(qiáng)度與時(shí)間的變化關(guān)系。根據(jù)試塊報(bào)告數(shù)據(jù)，混凝土強(qiáng)度變化與表1中的結(jié)論基本吻合，滿足于2017年7月4日開始開挖第2層①區(qū)土方的條件。

第3、4層土方開挖同理按照第2層土方開挖的工況進(jìn)行施工，按照新調(diào)整的設(shè)計(jì)工況施工，從第2層土方開挖開始至底板施工結(jié)束，僅用了96 d，基坑施工時(shí)間縮短了71 d，大大縮短了基坑暴露的時(shí)間。

3 基坑變形控制措施

1）編制詳細(xì)的分區(qū)進(jìn)度計(jì)劃，對(duì)施工工序進(jìn)行分解、對(duì)工期進(jìn)度進(jìn)行倒排、合理規(guī)劃施工進(jìn)度，在確保施工流水及支撐養(yǎng)護(hù)時(shí)間的同時(shí)也滿足合同要求工期節(jié)點(diǎn)。

2）在第2層土方開挖施工前，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)支撐強(qiáng)度回彈、試塊檢測(cè)報(bào)告強(qiáng)度復(fù)核，確保土方開挖前支撐混凝土強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3）項(xiàng)目部在技術(shù)方面對(duì)3道支撐的混凝土等級(jí)進(jìn)行了提高，第1道支撐由C35提高到C40，第2、3道支撐由C40提高到C45，支撐施工時(shí)先施工對(duì)撐、角撐部位，快速形成穩(wěn)定的支撐體系，局部設(shè)置配筋墊層。

4）提高基坑監(jiān)測(cè)頻率，實(shí)時(shí)關(guān)注基坑變形程度。

4 基坑變形控制成效

本項(xiàng)目于2017年7月4日開始地下室土方開挖施工，于2017年10月8日完成基礎(chǔ)底板澆筑工作，整個(gè)基坑的施工工期大大縮短。在整個(gè)土方開挖、支撐施工、基礎(chǔ)底板施工階段，地下連續(xù)墻測(cè)斜值局部略超出報(bào)警值。本工程周邊深基坑眾多又鄰近黃浦江邊，且北側(cè)道路各地塊重車行駛頻繁，存在許多變形控制不利因素，后期根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)組織了專家評(píng)審，專家表示雖然基坑超出報(bào)警值，但總體還屬正常。整個(gè)基坑施工階段，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按評(píng)審?fù)ㄟ^的深基坑施工方案組織施工，在此期間基坑整體處于受控狀態(tài)。

由本案例實(shí)踐成果可知，在狹長(zhǎng)基坑施工過程中，做好合理分區(qū)，支撐、土方分區(qū)分塊施工，在滿足設(shè)計(jì)要求的工況下進(jìn)行施工流水高效穿插，縮短施工工期，采取有效措施在相同時(shí)間內(nèi)提高圍護(hù)支撐強(qiáng)度，可有效降低基坑施工過程中的基坑變形程度，其中減少整個(gè)基坑施工時(shí)間是控制基坑變形的關(guān)鍵因素。