“自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”保障某項(xiàng)目基坑邊民宅安全的應(yīng)用分析

胡峰，顧宏

（1上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)聯(lián)合發(fā)展有限公司，上海 浦東 200126；2上海長凱巖土工程有限公司，上海 楊浦 200093）

隨著城市建設(shè)的深入，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，既有建（構(gòu)）筑物與基坑邊緣較近，基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)與施工面臨較大的安全技術(shù)挑戰(zhàn)。

受基坑周邊環(huán)境條件限制，常規(guī)的斜拋撐因工序復(fù)雜、對施工作業(yè)面要求高、影響施工進(jìn)度因素多等而不作為首選使用?！白苑€(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”專利技術(shù)因工序簡單、基本無需占用基坑外場地作業(yè)、與圍護(hù)體同步施工基本不占用有效工期、基坑可實(shí)現(xiàn)敞開式土方開挖等優(yōu)點(diǎn)，逐漸在相應(yīng)基坑支護(hù)中得到應(yīng)用。若基坑條件復(fù)雜，采用“自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”專利技術(shù)是不錯的選擇。文章結(jié)合上海市某基坑工程，以基坑西北側(cè)須重點(diǎn)保護(hù)2層民宅區(qū)域圍護(hù)形式選型及成功實(shí)施過程為例，為類似工程建設(shè)提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

該項(xiàng)目位于上海市某區(qū)，場地面積約 25378m，基坑面積為 21345m，總延長米為657m。地庫普遍區(qū)域開挖深度為5.35m，號樓普遍區(qū)域開挖深度為5.55m另有若干集水井、電梯井等，深度為1.35～2.95m，擬建場地環(huán)境圖詳見圖1。

圖1 擬建場地環(huán)境總圖

擬建場地西側(cè)和北側(cè)有現(xiàn)有道路，道路下有地下管線分布；此外場地東側(cè)和南側(cè)有河道岸坡(自然駁岸)分布，故場地周邊環(huán)境較為復(fù)雜。本工程四周紅線除南側(cè)局部區(qū)域外，大部分區(qū)域退界較小，基坑邊線與用地紅線距離均小于1倍開挖深度，用地空間較有限。本工程的各邊線距離用地紅線的最近距離參見表1。

基坑各邊線距離用地紅線的最近距離 表1

2 工程地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)與地貌

擬建場地地形較平坦，屬長江三角洲濱海平原區(qū)地貌類型。

根據(jù)勘察報(bào)告資料分析，基坑工程影響范圍內(nèi)場地地基土按成因類型、形成時代、結(jié)構(gòu)特征、工程性質(zhì)自上而下如表2。

土層物理力學(xué)性質(zhì)綜合成果表 表2

坑底在第③夾層中，工程地質(zhì)典型剖面如圖2。

圖2 典型土層工程地質(zhì)剖面圖

2.2 場地內(nèi)的地下水

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，對本項(xiàng)目基坑設(shè)計(jì)與施工有直接影響的為淺部土層中的潛水，其補(bǔ)給來源主要為大氣降水與地表徑流。潛水埋深約0.40m～1.05m。

本工程基坑開挖深度為5.35～8.50m，深度一般，最淺處埋深為64.80m左右的第⑦層砂質(zhì)粉土為承壓含水層，按最不利承壓水位埋深3m考慮，根據(jù)上海市工程建筑規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ08-37-2012）第 12.3.3條進(jìn)行驗(yàn)算：Pcz/Pwy＞1.05，對本工程基坑施工無影響。

2.3 不良地質(zhì)現(xiàn)象

據(jù)勘察資料，本場地內(nèi)無明浜分布，但場地內(nèi)有一處暗浜，呈東西向分布，在西側(cè)和中間分別往南延伸，浜土厚度為1.00～2.80m，平均厚度為 2.12m，浜底標(biāo)高為+0.04～+0.75m；浜土為灰黑色淤泥，內(nèi)含雜物，有臭味，呈飽和、流塑狀態(tài)。

此外場地內(nèi)表層填土一般厚度為0.70～2.50m，平均厚度為 1.19m，局部地段填土厚度較大，對圍護(hù)施工影響較大。

圖3 勘探點(diǎn)平面布置及暗浜分布圖（大孔）

圖4 典型土層工程地質(zhì)剖面圖（暗浜所處區(qū)域）

3 基坑圍護(hù)方案選型及實(shí)施

3.1 本基坑工程特點(diǎn)

①本工程四周紅線除南側(cè)局部區(qū)域外，大部分區(qū)域退界較小，基坑邊線與用地紅線距離均小于1倍開挖深度，用地空間較有限。

②西北側(cè)紅線外為尚有居民居住的6棟無樁基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)2層民宅，相應(yīng)民宅距場地紅線最近距離約為9.0m，對環(huán)境敏感度較高，必須重點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)；且該區(qū)域南側(cè)位置臨近暗浜分布區(qū)域，浜土厚度較大，為灰黑色淤泥，內(nèi)含雜物，有臭味，呈飽和、流塑狀態(tài)，土質(zhì)較差。

此外，本項(xiàng)目工程樁為預(yù)應(yīng)力管樁（號房 PHC500、地庫 PHC400），沉樁施工的擠土效應(yīng)已對場地及周邊一定范圍內(nèi)的原狀土造成破壞，對基坑變形及民宅穩(wěn)定有一定影響。

③場地西側(cè)及北側(cè)紅線外均為已建市政道路，需考慮施工的過程中對道路及市政管線帶來的不利影響。

依據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DG/TJ08-61-2010），本基坑普遍區(qū)域安全等級為三級，環(huán)境保護(hù)等級普遍側(cè)為三級、西北側(cè)為二級。

3.2 圍護(hù)方案選型

本工程開挖深度和規(guī)模為常規(guī)圍護(hù)方案，已經(jīng)比較成熟，在此不再贅述。

相較其他區(qū)域，本工程最大的難點(diǎn)在西北側(cè)處——6棟無樁基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)2層民住宅，不能出現(xiàn)因基坑圍護(hù)體的實(shí)施影響正常使用或讓居民感到不安。在確保該處民宅安全的前提下，本著安全、合理、經(jīng)濟(jì)、可行的基本原則下，針對本工程的場地內(nèi)的土層地質(zhì)條件及場地周邊環(huán)境、施工周期等實(shí)際情況能采用的方案僅有：斜拋撐方案和自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)。

3.2.1 斜拋撐方案

①設(shè)置斜拋撐相應(yīng)區(qū)域基礎(chǔ)底板需分期實(shí)施，支撐點(diǎn)所在底板須提前施工并設(shè)置支撐點(diǎn)。不可避免增加底板施工縫設(shè)置，對結(jié)構(gòu)有一定不利影響；支撐拆除后，還需對支撐節(jié)點(diǎn)進(jìn)行再處理，增加了施工工序。

②斜拋撐施工工藝要求靠近圍護(hù)體側(cè)土方預(yù)留、形成反向壓坡，待支撐點(diǎn)處底板強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行預(yù)留土方開槽外運(yùn)、斜拋撐安裝，對施工場地要求相當(dāng)高。本工程該區(qū)域緊靠圍墻，圍護(hù)體外有效作業(yè)面寬度小于2m，且其下部有暗浜分布，基本無法滿足相應(yīng)工序要求，且占用紅線外場地又無法實(shí)施。

鑒于上述原因，前述所有預(yù)留土方開槽外運(yùn)、斜拋撐安裝相關(guān)工作只能在基坑內(nèi)進(jìn)行。相應(yīng)工序：反向壓坡土方外基礎(chǔ)底板施工、養(yǎng)護(hù)→擬占用基礎(chǔ)底板保護(hù)措施落實(shí)→斜拋撐位置土方開槽退挖、外運(yùn)→斜拋撐安裝。受場地限制，斜拋撐安裝設(shè)備型號須加大外，土方開挖、外運(yùn)及斜拋撐安裝效率將大幅降低，工期無法保障；另外，若相應(yīng)基礎(chǔ)底板保護(hù)措施落實(shí)不當(dāng)，還有造成質(zhì)量問題的可能。

③斜拋撐安裝完成，預(yù)留的反向壓坡土方開挖及后期斜拋撐拆除，將會同樣面臨前述②中的相應(yīng)問題。

④由于斜拋撐施工安拆、土開挖周期長，該區(qū)域內(nèi)下又有暗浜分布，潛在增加基坑安全隱患，同時對基坑外側(cè)的圍墻和須重點(diǎn)保護(hù)的民宅安全不利。

斜拋撐方案能測算的直接費(fèi)用有限，且相對較低，但間接增加的項(xiàng)目成本很難綜合評估，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。若在本工程上使用須慎重考慮。

3.2.2 自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)：

該技術(shù)通過專利單位近些年在上百項(xiàng)工程實(shí)踐中的不斷完善，日益成熟。若在本工程中使用，具有如下優(yōu)勢：

①實(shí)現(xiàn)超前支撐，在圍護(hù)體施工時同步進(jìn)行斜向鋼管支撐施工，基本不占用有效工期，圍檁及支撐施工、養(yǎng)護(hù)完成，即可實(shí)施基坑土方開挖；

②該工藝施工時在基坑內(nèi)進(jìn)行，無須占用坑外有效空間，減少了對周邊環(huán)境的影響；

圖5 斜向鋼支撐流水作業(yè)施工圖

③約束倉定點(diǎn)注漿工藝，可有效為斜向支撐鋼管提供了設(shè)計(jì)預(yù)期承載能力；

圖6 支撐鋼管約束倉設(shè)置圖

④避免了斜拋撐方案中相應(yīng)留土壓坡、開槽支撐安裝施工、二次土方開挖和拆撐等復(fù)雜工序及可能因占用基礎(chǔ)底板引起的質(zhì)量問題。支撐形成后，即可實(shí)現(xiàn)一步到位實(shí)現(xiàn)敞開式土方開挖，極大減少土方開挖難度，方便結(jié)構(gòu)施工，減少施工縫設(shè)置，大幅縮短施工工期。

圖7 專利技術(shù)區(qū)域土方開挖、基礎(chǔ)施工圖

雖然自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)直接造價(jià)相對較高，但其可有效減少施工工序、縮短工程工期、減少工程風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)測費(fèi)用即為方案實(shí)施費(fèi)用，基本不產(chǎn)生額外費(fèi)用，可有效節(jié)約項(xiàng)目總體資金成本。滿足本工程預(yù)期的質(zhì)量、進(jìn)度、安全等要求，有效實(shí)現(xiàn)對基坑邊2層民宅的保護(hù)，是適合本工程的有效圍護(hù)方案。

3.3 圍護(hù)方案確定

經(jīng)過近兩個半月的認(rèn)證，本基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案最終確定為：普遍區(qū)域采用雙軸水泥土攪拌樁重力壩（部分內(nèi)插H型鋼）、西北側(cè)采用土工法+前撐注漿鋼管樁、局部角撐區(qū)域采用土工法+一道水平混凝土角撐?；訃o(hù)平面布置見圖8，西北角靠近住宅側(cè)自穩(wěn)式基坑支護(hù)剖面見圖9。

圖8 基坑圍護(hù)平面布置圖

圖9 西北角靠近住宅側(cè)自穩(wěn)式基坑支護(hù)剖面圖

3.4 實(shí)施效果

該工程基坑圍護(hù)工程已全面回填完成，上部結(jié)構(gòu)已封頂。對標(biāo)設(shè)計(jì)要求，具體實(shí)施效果如下。

3.4.1 “自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”斜撐注漿鋼管載荷實(shí)驗(yàn)成果

根據(jù)上海東亞地球物理勘查有限公司提供的《某06—01B地塊住宅項(xiàng)目基坑支護(hù)鋼管支撐樁靜載荷實(shí)驗(yàn)報(bào)告》顯示，本工程單樁承載力及變形均大于設(shè)計(jì)要求，滿足設(shè)計(jì)預(yù)期。鋼管支撐樁靜載荷試驗(yàn)成果詳見表3所示。

基坑支護(hù)鋼管支撐樁靜載荷試驗(yàn)成果匯總表 表3

3.4.2 “自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”斜撐注漿鋼管區(qū)域基坑及民宅監(jiān)測成果

本工程實(shí)施工程中針對性加強(qiáng)了對基坑及民宅進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時上報(bào)設(shè)計(jì)單位，施工總包單位根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工進(jìn)度和施工工況，保證了本基坑工程的信息化施工。本基坑工程“自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”圍護(hù)區(qū)段基坑檢測點(diǎn)位布置詳見圖10。

圖10 基坑檢測點(diǎn)位布置圖

①基坑圍護(hù)監(jiān)測成果

根據(jù)上海市巖土工程檢測中心提供的《某06—01B地塊住宅項(xiàng)目基坑監(jiān)測報(bào)告》顯示，本基坑工程“自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”圍護(hù)區(qū)段主要監(jiān)測成果詳見圖 11、圖12。

圖11 圍護(hù)體水平位移

圖12 圍護(hù)體豎向位移

從圖中可以看出“自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”圍護(hù)區(qū)段基坑圍護(hù)頂部的水平位移最大僅為36mm，沉降最大僅為29.6mm，且在底板澆筑完成后監(jiān)測數(shù)據(jù)均有回落，滿足設(shè)計(jì)預(yù)期。

圖13 215號民宅沉降監(jiān)測

②民宅監(jiān)測成果

根據(jù)上海寶冶工程技術(shù)有限公司房屋質(zhì)量檢測站提供的《某06—01B地塊住宅項(xiàng)目西北角民宅監(jiān)測報(bào)告》顯示，以距離基坑最近的215號民宅為例，相應(yīng)最大沉降量僅為11.74mm，單日最大沉降量不超過2mm，變形量未超過規(guī)范要求，不影響其正常使用。

4 綜述

本文以上海市某基坑工程為例，介紹了基坑西北側(cè)須重點(diǎn)保護(hù)2層民宅區(qū)域圍護(hù)形式選型及成功實(shí)施過程，說明“自穩(wěn)式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)”專利技術(shù)在本工程上使用是合理的、安全可靠的，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。該專利技術(shù)具有安全、經(jīng)濟(jì)、高效、綠色低碳等特點(diǎn)，極具推廣價(jià)值。