上海市中心城區(qū)建筑工程深基坑施工技術分析

徐 森

(中鐵十五局集團第二工程有限公司，上海 201713)

1 項目概況

本工程位于上海市閔行區(qū)顧戴路2618號，屬于上海市中心城區(qū)，如圖1所示。原址的4層建筑已拆除，改擴建后建筑總面積為23 499.78 m2，分為地下2層、地上5層。本項目占地面積為11 612 m2，基坑開挖面積為5 191 m2，一般開挖深度為9.45 m，最深處開挖11.15 m，屬于深基坑工程，基坑安全等級為二級。

圖1 項目位置及周邊環(huán)境平面圖

1.1 周邊環(huán)境

基坑北側與廟橋港河道緊鄰，與河道藍線相距9 m，東西兩側為4～6層公寓，公寓均為PHC管樁基礎，框架結構，基坑東邊離最近建筑物僅6 m，西邊離最近建筑物25 m，紅線外南側為顧戴路，顧戴路下埋設有電力電纜、通信光纜、自來水管、消防水管、雨水管道、污水管道等重要市政設施。

1.2 地質情況

(1)地下水：本工程內對基坑工程有影響的地下水主要是淺層潛水，水位埋深0.30～0.70 m，標高為+3.46～+4.05 m，設計時按水深0.5 m考慮。

(2)不良地質現(xiàn)象：本場地無不良地質現(xiàn)象。

(3)本場地內對基坑工程范圍內影響的主要土質描述如下：

第①1層雜填土：普遍分布；含碎石、碎磚、混凝土塊等建筑垃圾及生活垃圾雜物，局部表層為水泥地坪。

第①2層浜填土：主要分布在西北側；含腐殖質、碎石及少量生活垃圾，有腐臭味。

第②2層灰黃色粉質黏土：該層厚度較薄，局部缺失；濕～很濕，可塑～軟塑，壓縮性中等；含氧化鐵條紋及鐵錳質結核，無搖震反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。

第③層灰色淤泥質粉質黏土：普遍分布；飽和，流塑，高壓縮性；含少量云母、有機質，夾薄層粉性土，無搖震反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。

第③夾層灰色砂質粉土：普遍分布；飽和，稍密，中壓縮性；含少量云母，夾薄層黏性土，土質不均，無光澤，搖振反應迅速，韌性低，干強度低，宜出現(xiàn)管涌。

2 工程的特點、難點及對策

結合現(xiàn)場地質、周圍環(huán)境，以及深基坑的施工工藝，經過研究分析，確定工程的特點、難點，并研究出相應的施工對策，具體見表1。

表1 工程的特點、難點及對策

3 本工程深基坑圍護設計概況

結合基坑臨河道、臨管線、臨周邊建筑的周圍環(huán)境因素及基坑施工范圍的地質條件，考慮確保周邊建筑物、河道、管線及施工過程中的安全與成本，本項目圍護結構采用鉆孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁作為擋土止水系統(tǒng)，豎向設置2道鋼筋混凝土內支撐的支護形式。

3.1 止水帷幕

考慮與周邊建筑物、河道、管線距離都很近的因素，而且深基坑施工止水效果對基坑施工安全影響的重要性，止水帷幕采用單排φ850@1 200 mm三軸攪拌樁，有效樁長17.0 m，水泥摻量20%、25%，搭接方式為套打一個孔。

3.2 圍護樁選型

根據(jù)上海市類似的基坑開挖深度及工程規(guī)模，圍護結構可采用鉆孔灌注樁和SMW工法樁兩種形式。由于本工程是地下2層且采用2道支撐體系,施工周期較長,同時考慮到基坑緊貼東側公寓,若采用SMW工法樁,存在型鋼難以拔除的問題且安全可靠性弱于鉆孔灌注樁,綜合比較后確定采用鉆孔灌注樁作為圍護結構，采用φ850 mm(有效樁長為20.5 m)和φ950 mm(有效樁長為22.0 m)兩種。

3.3 支撐、棧橋、立柱系統(tǒng)

為有效地防止基坑變形，本工程支撐采用2道鋼筋混凝土做支撐以及部分棧橋樁(30 cm厚C30鋼筋混凝土)，用于出土車輛出入，立柱體系采用φ800 mm鉆孔灌注樁(支撐立柱有效樁長為23 m和棧橋立柱有效樁長為26 m兩種)，格構柱為主受力構件為4L160×14型鋼。

3.4 降水

本工程按每250 m2不少于1口井的規(guī)范要求，分散布置22口真空深水井進行基坑內疏干降水。

4 深基坑施工階段具體要點

經過對本項目深基坑的重難點進行深入研究，結合前期工程樁已完成的情況，確定本項目的深基坑具體施工工況如下：

(1)施工圍護樁：先施工三軸攪拌樁，養(yǎng)護7 d后再施工鉆孔灌注樁；坑內加固樁必須待工程樁施工完成7 d后，方可施工；基坑邊線附近的坑內加固樁需待坑外圍護樁施工完成7 d后方可施工。

(2)先施工第一道支撐(應在相應位置土方開挖完成后10 d內形成支撐)，養(yǎng)護至設計強度的70%后，開挖、施工第二道支撐(應在相應位置土方開挖完成后10 d內形成支撐)；第二道支撐養(yǎng)護至設計強度的70%后開挖至坑底。開挖至坑底后隨挖隨澆搗墊層。

(3)施工結構底板，底板與圍護樁間設置通長傳力帶，混凝土強度可同底板(應在相應位置土方開挖完成后30 d內形成底板與圍護樁傳送帶)。

(4)底板及傳力帶養(yǎng)護至設計強度的70%后，拆除第二道支撐。

(5)拆除第二道支撐后，施工地下二層結構及地下二層頂板傳力帶。

(6)地下二層頂板及傳力帶養(yǎng)護至設計強度的70%后拆除第一道支撐。

(7)回填至±00。

按照施工工況，分析出在深基坑施工中三軸攪拌樁、鉆孔灌注樁、降水施工、土方開挖施工是深基坑施工的要點。

4.1 三軸攪拌樁施工要點

本工程的三軸攪拌樁的具體施工工藝流程為：測放軸線→清挖溝槽→定樁位→攪拌樁機就位→校正垂直水平→開啟空壓機，送漿至樁機鉆頭→鉆頭下沉至樁底，達設計孔深噴漿、氣→鉆頭提升至地表。

本項目水泥攪拌樁采用P.O42.5普通級硅酸鹽水泥,水灰比1.5(在臨近建筑物處水灰比為1.2)，水泥摻入比為20%、25%。具體施工要點如下：鉆機下沉速度為0.5～1 m/min，提升速度為 1～2 m/min；攪拌樁養(yǎng)護期不得小于28 d，28 d齡期無側限抗壓強度不得小于0.8 MPa；樁底標高誤差5 cm內，樁位誤差5 cm內，樁徑誤差1 cm內，垂直度誤差1/200內；相鄰樁施工間隔不超過24 h，否則作為冷縫記錄在案并進行處理。

4.2 鉆孔灌注樁施工

本工程的鉆孔灌注樁(含立柱樁)共396根，采用φ850 mm和φ950 mm兩種，具體的施工工藝流程為：施工準備→測量放線→樁位復核→護筒埋設→鉆機就位→鉆進成孔→一次清孔→吊放鋼筋籠→鉆架移位→格構柱安放校正→導管安裝→二次清孔→沉渣測量→灌注水下混凝土→成孔→樁機移位。

具體施工要點如下：鉆孔灌注樁施工前先進行試樁，確定鉆機鉆進的施工參數(shù)，灌注樁排樁采用間隔成樁的施工順序，剛完成混凝土澆筑的樁與鄰樁成孔安全距離不應小于4倍樁徑，或間隔36 h以上；灌注樁主筋保護層厚度為50 mm；樁位誤差50 mm內，樁徑誤差 30 mm內，成孔垂直度誤差1/150內，沉渣厚度≤200 mm，確保鉆孔灌注樁施工質量。

4.3 降水施工

本工程采用22口真空深井進行坑內疏干降水，預降水時間不宜少于15 d，坑內地下水降低至開挖面以下0.5～1.0 m方可進行土方開挖，并隨時做好井內降水記錄，進行水位觀測，做到按需降水。在土方開挖中，已完成的井管要特別注意保護，離井管50 cm時采用人工開挖。同時在基坑內外設置由排水明溝、集水井構成的集水明排系統(tǒng)，確保能將雨水及污水及時排出坑外，沿基坑邊及坡頂周邊四周設置排水明溝，排水溝尺寸為300 mm×400 mm。

4.4 土方開挖施工

本基坑自北向南類似于長方形，遵循“時空效應”原理，按照“分區(qū)、分層、分段、限時、對稱、均衡”原則進行土方開挖和設置支撐，本工程土方開挖分四個階段：

(1)第一階段：為-0.350～-2.000 m(第一道支撐梁底)首層土方開挖，從北向東、西、南環(huán)形開挖進行；區(qū)域間土方采取1∶1.5放坡，隨挖隨施作圍檁梁、支撐梁、棧橋。

(2)第二階段：將第二層土方自北向南基本均分為①～⑤5個區(qū)域，第一道支撐達到強度的70%后，對-2.000～-6.500 m(第二層道支撐梁底)的第二層土方開挖，第二層挖土在第一層挖土流程的原則下，結合第二道支撐施工，按②→④、①→③→⑤順序進行開挖；采用盆式開挖原則進行開挖；總的分5塊完成，先從中間2組對撐區(qū)域中部開挖，然后再對撐兩側均勻同步對稱開挖，并限時完成對撐施工；對撐完成后跳倉開挖角撐部位，并限時完成角撐施工，結束第二道支撐施工；各區(qū)塊間土方采取1∶1.5放坡。

(3)第三階段：主要為-6.500～-9.550 m(基坑坑底)的第三層土方開挖，第三層挖土在第二層挖土流程的原則下，結合基礎底板自北至南分塊1區(qū)、2區(qū)順序進行開挖，先開挖中間區(qū)塊的土方，后開挖南北區(qū)塊的土方，每個大區(qū)塊又分成若干個小塊，區(qū)塊間土方采取1∶1.5放坡，開挖后墊層，隨挖隨澆筑。

(4)第四階段：主要為集水坑、電梯井等局部深坑土方的開挖，須在墊層澆筑完畢后方可進行。

5 信息化施工

在基坑整個施工過程中全面進行施工監(jiān)測，確保周圍建筑物、河道、管線和施工的安全，監(jiān)測內容包括對環(huán)境的監(jiān)測和圍護結構的監(jiān)測。及時預報施工中出現(xiàn)的問題，以指導施工。

5.1 監(jiān)測內容

根據(jù)本工程的實際周圍環(huán)境及基坑的施工情況，本工程主要監(jiān)測內容及布置監(jiān)測點情況見表2。

表2 各項目監(jiān)測點數(shù)量一覽表

5.2 監(jiān)測頻率及報警值

本工程的監(jiān)測頻率為：圍護樁施工階段，2次/周；基坑開挖至支撐拆除階段，1次/天；底板澆筑完成至地下結構施工至±0.000，不低于3次/周；地下結構施工結束后1個月內，不低于1次/周。當監(jiān)測數(shù)據(jù)日變化值很大或速率連續(xù)多天報警或累計達到報警值時應加強監(jiān)測頻率，并及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上報給監(jiān)理、設計等單位進行判斷研析，確定下一步具體施工方案。

監(jiān)測報警值指標見表3。

表3 監(jiān)測報警值指標

6 結束語

本工程處于上海市中心城區(qū)，場地狹窄，周圍河道、建筑物、管線等毗鄰，在深基坑施工的過程中必須選擇安全性極高的圍護施工設計方案。在施工的過程中，三軸攪拌樁做止水帷幕，鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐是基坑內施工的安全保障，而土方開挖則是施工中的重中之重，確保挖土前降水到位，挖土的過程必須按照設計工況實施，遵循“先撐后挖、分層分塊”原則，在施工過程中做好三軸攪拌樁、鉆孔灌注樁、降水、土方開挖的施工質量控制，同時加強對周邊河道、建筑物、管線及基坑圍護支撐、水位的監(jiān)測，用信息化手段確?；影踩?。本工程嚴格按照既定施工工況施工，控制施工過程質量，落實監(jiān)測指導施工過程，施工過程中未出現(xiàn)安全預警現(xiàn)象。項目目前已順利完工，希望通過本文對上海市中心城區(qū)具體工程實例深基坑施工技術的分析，對類似工程能夠起到一定的借鑒意義。