復(fù)雜環(huán)境地段深基坑施工方法與控制技術(shù)探析

孫百新

（浙江省一建建設(shè)集團有限公司，杭州 310000）

1 引言

面對大中城市建筑居住人員密集，交通流量較大的環(huán)境下，對大型公共建筑的深基坑施工技術(shù)問題提出了更高的要求。深基坑關(guān)鍵施工技術(shù)的施工方法與控制，直接影響著建筑工程的經(jīng)濟造價及建筑物的安全性，也對社會有一定的影響[1]。因此，做好復(fù)雜環(huán)境地段區(qū)域的深基坑施工管理與技術(shù)控制，能夠更快更好地提高施工效率，對確保工程施工質(zhì)量和安全有著十分重要的意義。

2 工程實例

2.1 項目設(shè)計概況

前灘07-02 地塊項目位于上海市浦東新區(qū)，項目用地面積10 077 m2，總建筑面積56 523 m2，其中地下建筑面積25 323 m2，地上建筑面積31 200 m2。本項目主要由3 棟單體建筑組合而成，功能為辦公及商業(yè)配套用房，地下3 層為車庫及設(shè)備用房。

2.2 項目周邊環(huán)境情況

基坑北側(cè)前耀路離基坑圍護內(nèi)邊線為28.6 m，西北角耀龍路橋離基坑圍護內(nèi)邊線距離約27 m；西側(cè)外為耀龍路輔道，基坑圍護內(nèi)邊線距離該側(cè)用地紅線約5.0 m；南側(cè)外為林耀路，距離用地紅線外為寬約12 m；東側(cè)為學(xué)校，學(xué)校離基坑圍護內(nèi)邊線約21.5 m。詳情如圖1 所示。

圖1 基坑與周邊環(huán)境總平面布置圖

本項目的地下3 層深基坑工程中，通過對周邊的環(huán)境分析研究，在確保耀龍路橋運行安全和學(xué)校場所建筑物安全的條件下，對基坑支護、土方開挖、地下結(jié)構(gòu)施工等精心設(shè)計，周密布置安排各道施工工序，并與各相關(guān)方緊密配合，采取相應(yīng)的技術(shù)手段和管理措施，最終地下結(jié)構(gòu)工程施工順利完成，有效地保護了基坑及周邊環(huán)境和安全。

3 深基坑施工重點難點

1）項目施工場地小，交通組織及總平面布置困難：地下室外墻邊線距紅線僅3.8 m 左右，基坑幾乎占滿用地范圍，如何組織好現(xiàn)場各施工階段交通和場地布置，做好施工總平面布置的動態(tài)規(guī)劃是本工程一大難點。

2）基坑開挖深度較深，周邊環(huán)境復(fù)雜：本工程地下室開挖深度在14.45 m 左右，東側(cè)鄰近學(xué)校；西北角為耀龍路橋，另外周邊存在著眾多管線，因此，地下室施工存在一定的風(fēng)險。

3）現(xiàn)場地質(zhì)情況復(fù)雜，文明施工要求高：擬建場地存在多個暗浜、市政管線，且周圍建筑物緊臨基坑紅線，對周邊環(huán)境保護工作，文明施工難度較大。

4 深基坑工程主要施工技術(shù)措施

為了更好地解決本工程施工中遇到的難點及問題，在施工過程中采取相應(yīng)技術(shù)和管理措施，確保工程質(zhì)量和安全，具體如下。

4.1 總平面布置規(guī)劃

1）為了在施工期間保持材料運輸?shù)溶囕v進出順暢，本工程在場地東側(cè)、西側(cè)及南側(cè)均設(shè)置一個出入口大門，并安裝沖洗設(shè)施和門禁系統(tǒng)。

2）辦公室及食堂選用集裝箱活動式臨設(shè)，搭設(shè)于場地北側(cè)空余區(qū)域，并根據(jù)施工現(xiàn)場進度情況調(diào)整臨設(shè)位置；考慮到現(xiàn)場場地條件的局限性，生活區(qū)部分采用外借等方式解決；現(xiàn)場材料及倉庫選擇在基坑周邊位置。

3）現(xiàn)場按規(guī)定設(shè)置“五牌二圖”、消防設(shè)施和宣傳欄等設(shè)施。

4）施工道路及場地：基坑四周及主要道路采用硬化處理；挖土階段主要依靠混凝土棧橋板作為施工道路。

5）施工排水：沿施工場地四周做排水溝及窨井，通過三級沉淀池后排入場外市政排水管網(wǎng)。

4.2 施工機械配置選擇

采取鉆孔灌注樁GPS-10 型及JB170、JB160 型三軸攪拌樁工程鉆機；塔吊擬選用起重性能QTZ315 的塔式起重機，塔吊基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁+格構(gòu)柱+鋼筋混凝土承臺；其他汽車吊臨時進出配合吊裝施工。

4.3 基坑圍護工程施工技術(shù)

1）采用地下連續(xù)墻作為擋土結(jié)構(gòu)，具有抗彎剛度大、整體性和防滲性能好、成槽施工對周圍環(huán)境影響小以及能適應(yīng)各種土質(zhì)條件等特點。

2）混凝土水平支撐能有效地控制地下連續(xù)墻的側(cè)向變形和墻后土體的沉降，保證墻體的側(cè)向位移在地下室使用允許范圍內(nèi)，保證臨近道路、地下管線以及鄰近建筑物的安全和正常使用。在壓頂梁標(biāo)高做一圈梁板結(jié)構(gòu)，作為施工棧橋兼施工場地，方便施工。

3）三軸攪拌樁用于內(nèi)、外側(cè)槽壁加固、坑內(nèi)加固，外側(cè)三軸攪拌樁作為止水帷幕兼外側(cè)槽壁加固，內(nèi)側(cè)采用三軸攪拌樁作為槽壁加固[2]。

4.4 基坑降水

基坑降水采用疏干井37 口、降壓井兼坑內(nèi)承壓水觀測井8 口、回灌井兼坑外承壓水觀測井17 口，使地下水位位于開挖面0.5～1.0 m 以下。

4.5 土方工程施工

挖土采用EX-100 挖機4 臺、長臂挖機3 臺，土方運輸車輛18 輛配合施工，土方開挖時間與周邊11-01 地塊同步施工。本工程土方開挖垂直方向分為3 層進行開挖。開挖順序均采用分塊開挖，支撐、墊層分塊隨即形成的方式。墊層、底板施工緊隨挖土進行。由于本工程周邊存在建筑物以及地下管線，整個基坑環(huán)境比較復(fù)雜，因此，對第二層土方進行分區(qū)分塊開挖。整個土方開挖遵循分層、分塊、留土護坡、對稱、平衡的原則，按照分區(qū)圖進行施工。

第1 層土體開挖：從地面至第1 道支撐底，標(biāo)高范圍為-0.50～-1.70 m。

第2 層土體開挖：從第1 道支撐底至第2 道支撐底，標(biāo)高范圍為-1.70～-6.80 m。

第3 層土體開挖：從第2 道支撐底至第3 道支撐底，標(biāo)高范圍為-6.80～-11.65 m。

第4 層土體開挖：從第4 道支撐底至基礎(chǔ)底，標(biāo)高范圍為-11.65～-14.45 m。

土方開挖遵循原則：

1）土方開挖前提是圍護墻、圍檁、土體加固達到設(shè)計強度，且基坑預(yù)降水達到開挖面深度以下0.5 m。

2）基坑內(nèi)的深坑必須在普遍區(qū)域的墊層形成并達到強度后，方可進行開挖。

3）土方開挖嚴(yán)格控制挖土量，嚴(yán)禁超挖。分層分段分塊放坡開挖時，必須嚴(yán)格控制邊坡坡度，開挖面的高差應(yīng)控制在3 m 以內(nèi)。

4）開挖基坑周邊10 m 范圍內(nèi)堆載不大于10 kN/m2，施工總荷載不大于20 kN/m2。

5）挖土過程中嚴(yán)禁機械碰撞圍護墻、工程樁、支撐和井點。

6）專人指揮挖土，嚴(yán)禁超挖，基坑開挖時機械挖土寧淺勿深，并經(jīng)常復(fù)測坑底標(biāo)高?；淄翆幼詈?0 cm 采用人工扦土，確保基底表面平整、墊層厚度均勻。土方開挖至基底要及時組織澆搗墊層混凝土。

7）土方開挖期間必須每天進行坑內(nèi)承壓水水位觀測與記錄，及時按需抽水。

8）委托專業(yè)單位實施基坑監(jiān)測，實行信息化施工，根據(jù)監(jiān)測數(shù)值及時采取預(yù)防措施，確保基坑和周圍建筑物、地下管線的安全。

4.6 基坑施工時對耀龍路橋的保護措施

本工程西側(cè)為耀龍路輔道，基坑圍護內(nèi)邊線距離該側(cè)用地紅線約5.0 m，用地紅線外為寬12 m 的耀龍路輔道，耀龍路輔道西側(cè)為耀龍路，基坑圍護內(nèi)邊線距離道路紅線約27 m。前灘11-01 地塊西側(cè)為道路為橋的接坡段，前灘07-02 地塊項目為橋梁斜坡段。07-02 地塊基坑與耀龍路川楊河橋引橋段相對位置圖如圖2 所示。

圖2 07-02 地塊基坑與耀龍路川楊河橋引橋段相對位置圖

基坑工程設(shè)計對橋梁保護的重點在于：基坑開挖深度較深、環(huán)境保護要求等級高、水文地質(zhì)條件復(fù)雜、工期要求高。針對以上保護要求，基坑設(shè)計方案采取了以下關(guān)鍵技術(shù)措施：

1）在臨近基坑西側(cè)采用剛度較大的地下連續(xù)墻進行擋土，靠近橋梁保護區(qū)域增加地下連續(xù)墻插入深度，地連墻采用十字鋼板雙側(cè)鐵皮防繞流、雙片式接頭箱固定鋼筋籠的接頭施工方案，對控制基坑變形，提高基坑穩(wěn)定性有較顯著的作用。

2）地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置槽壁加固，控制基坑成槽期間基坑變形。

3）基坑內(nèi)設(shè)置被動區(qū)裙邊加固，有效地控制基坑施工過程中圍護體系的變形，更有效地保護了橋梁的穩(wěn)定及安全。

4）基坑設(shè)計采用了3 道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，并采取了以對撐為主，結(jié)合邊桁架+角撐的支撐體系，傳力簡單、明確、可靠，保證圍護體穩(wěn)定具有重要作用。

5）基坑開挖施工，土方開挖遵循先支撐后開挖的原則，分層分塊按照既定次序開挖。保護橋梁附近的區(qū)域應(yīng)該在48 h內(nèi)進行支護，減少暴露時間，墊層應(yīng)隨開挖一起澆筑，從開挖到基坑底部12 h 內(nèi)澆筑。墊層澆筑后，底板的鋼筋應(yīng)及時綁扎，控制底板澆筑時間，減小對橋梁側(cè)的影響。基坑施工時，施工機械、土方車等均不允許?？吭谂R近橋梁側(cè)，最大限度地減少施工機械對保護橋梁的不利影響。

4.7 基坑?xùn)|側(cè)學(xué)校保護技術(shù)措施

由于基坑開挖深度為14.45 m，學(xué)校位于基坑開挖的影響范圍內(nèi)，因此，基坑施工會對學(xué)校周圍土體產(chǎn)生擾動，引起的土體內(nèi)應(yīng)力變化，可能導(dǎo)致學(xué)校周邊產(chǎn)生位移、變形。為盡量避免或控制基坑施工對學(xué)校產(chǎn)生此類不利影響，在基坑施工過程中對學(xué)校進行保護，在學(xué)校主體部位及周邊環(huán)境設(shè)置監(jiān)測點，便于定時與不定時監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)報警立即采取應(yīng)急處治措施。學(xué)校保護分為3 個階段：第一個階段為樁基施工階段，主要監(jiān)測圍護樁和工程樁施工階段學(xué)校周邊環(huán)境及學(xué)校本身產(chǎn)生的豎向及水平位移變化；第二階段為基坑土方開挖階段，該階段主要是基坑開挖過程中，對學(xué)校周邊環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)力釋放，導(dǎo)致學(xué)校沉降、豎向和水平變形，監(jiān)測分析這些變形是否滿足設(shè)計要求，同時監(jiān)測基坑本身變形是否滿足設(shè)計要求；第三個階段為基坑回筑過程，回筑過程中，支撐拆除基坑應(yīng)力釋放，這是基坑變形最大的階段，在該階段，如何控制周邊環(huán)境的變形在可控范圍內(nèi)，是學(xué)校保護的主要任務(wù)之一。

4.8 深基坑監(jiān)測控制

本工程實施信息化施工，具體監(jiān)測內(nèi)容包括：圍護結(jié)構(gòu)測斜；圍護結(jié)構(gòu)頂部隆沉與位移；坑外地表沉降；坑外土體測斜；立柱隆沉；坑外潛水水位；支撐軸力；周邊建筑物、市政設(shè)施及管線監(jiān)測；基坑塔吊基礎(chǔ)。

1）監(jiān)測頻率：根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求及以往類似工程的經(jīng)驗，并經(jīng)設(shè)計確認(rèn)，基坑開挖前，1～2 次/周；基坑開挖到底板澆筑完成后3 d，1 次/d；支撐拆除到拆除完成后3 d，1 次/d；底板澆筑完成后3 d 到基坑回填期間，2～3 次/周。

2）如果因為本工程施工，有下列情形發(fā)生，工程應(yīng)暫緩施工，查明原因，采取措施后方能繼續(xù)施工：路面沉降超過30 mm；周邊房屋變形超過報警值。

3）本項目在基坑工程施工中進行了全過程監(jiān)測管理，各項監(jiān)測指標(biāo)正常，檢測數(shù)據(jù)均在允許范圍以內(nèi)，符合設(shè)計及規(guī)范要求，基坑及周邊建筑物無明顯變形現(xiàn)象。

5 結(jié)語

通過本工程施工的實踐總結(jié)，解決復(fù)雜環(huán)境地段深基坑施工中存在的問題，從項目總平面布置策劃、施工技術(shù)方案編制、施工機械配置選擇、各道施工工藝嚴(yán)格把關(guān)、對基坑監(jiān)測管控等方面進行控制，并結(jié)合現(xiàn)代新工藝、新技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，從而在確保施工安全、質(zhì)量的前提下，順利完成地下結(jié)構(gòu)工程的施工任務(wù)，實現(xiàn)了文明施工，綠色環(huán)保的目標(biāo)，為企業(yè)和社會創(chuàng)造了較好的效益。