分區(qū)開挖形式下的圍護方案設計與實踐應用研究
——以楊浦區(qū)江浦社區(qū)D-05地塊為例

王磊

上海民投置業(yè)有限公司 上海 200030

近年來土地開發(fā)對地下空間利用的程度不斷加大，地下室的面積和深度也在不斷的加大[1]。但同時基坑范圍變大，基坑的危險性也隨之增加、包括基坑變形增大、基坑對基坑外的建筑物影響加大等不利影響[2]。為了保證基坑自身以及基坑外周邊環(huán)境的安全，當某一基坑的面積和深度達到一定界限，或者基坑鄰近重危險建筑物時，需要采用中隔墻形式將基坑分割成幾個分區(qū)，從而進行分坑開挖。這樣一方面可以增加基坑的安全性，另一方面可大幅加快地下室的施工進度[3]。

1 楊浦區(qū)江浦社區(qū)D-05地塊項目概況

1.1 工程概況

楊浦區(qū)江浦社區(qū)D-05 地塊( 江浦街道162 街坊)位于上海市楊浦區(qū)內(nèi)環(huán)內(nèi)住宅項目，打虎山路以東，遼源西路以北，東側、北側臨近居民小區(qū)。紅線范圍因歷史遺留問題極其不規(guī)則。

本項目由6棟6～20層高層住宅、1棟6F多層、1棟2F物業(yè)委員會、1棟1F居民委員會、1棟1F老年活動中心及2棟1F配套設施組成，下設1～2層地下室，其中南側1#、北側7#住宅樓下設1層地下室，其余主樓下設2層地下室。

圖1 項目總平圖

本項目西北角為擬建幼兒園，根據(jù)現(xiàn)有工期安排，幼兒園施工時間至少應在本項目地下結構完成后。

1.2 項目基坑周邊環(huán)境

根據(jù)房檢單位編制的檢測報告總結如下。

1）有1幢嚴重損壞房屋，最近距離7.4m，22幢房屋存在損壞；

2）11幢房屋距基坑開挖邊線均很近，距離不超過10m，最近距離僅3.2m，受外界影響非常敏感；

3）4幢房屋傾斜度超過10‰，傾斜程度極大，已達到危險狀態(tài)，遼源西路188號房屋向南傾斜率達17.71 ‰ ，并且距基坑開挖邊線僅3.2m，非常危險；

4）90%以上的房屋存在傾斜、開裂、泡水的情況；

5）周邊房屋大部分為上世紀八九十年代建造房屋，結構形式均為磚混結構，基礎為條形基礎。

故：項目周邊房屋質(zhì)量差，基坑周圍環(huán)境復雜，圍護保護等級高。

2 圍護結構選型及設計應用

2.1 深基坑總體方案選型

考慮到本項目基坑規(guī)模大、周邊環(huán)境復雜的特點，根據(jù)目前上海地區(qū)在基坑工程方面的設計施工經(jīng)驗和技術水平， 本基坑工程總體方案應采用板式支護結構+ 內(nèi)支撐方案。同時，根據(jù)項目本身建筑特點及周邊環(huán)境情況，本項目采用順作法設計施工。

2.2 基坑分區(qū)開挖籌劃

大面積深基坑，如整體開挖，基坑施工引起的環(huán)境變形影響范圍非常大，基坑自身變形及周邊環(huán)境的變形較難達到控制要求。因此，根據(jù)基坑安全要求、現(xiàn)有管理條文，并結合項目整體開發(fā)進度要求，本項目基坑采用分區(qū)施工。根據(jù)我司類似項目經(jīng)驗，分區(qū)施工減少了基坑一次性開挖的邊長，進而利于控制對周邊建筑物的變形。本人已參與較多基坑分區(qū)施工的成功案例，例如融創(chuàng)徐匯濱江壹號，融創(chuàng)青雲(yún)壹號、融創(chuàng)靜安映、融創(chuàng)楊浦濱江壹號等。

2.2.1 本項目分區(qū)設計

根據(jù)基坑組成、規(guī)模、挖深、環(huán)境保護要求、號樓進度要求、現(xiàn)場組織計劃，結合以往類似項目，本項目基坑分區(qū)籌劃如圖2所示，具體分區(qū)為：

A1-1分區(qū)：1#樓、2#樓，基坑面積3124㎡ ；

A1-2分區(qū)：3#樓、4#樓，基坑面積2643㎡ ；

A1-3分區(qū)：5#樓、6#樓，基坑面積6914㎡ ；

B1-1分區(qū)：A1-1分區(qū)和A1-2分區(qū)間地庫，基坑面積3083㎡ ；

B1-2分區(qū)：A1-2分區(qū)和A1-3分區(qū)間地庫，基坑面積1503㎡ ；

B1-3分區(qū)：7#樓，基坑面積878㎡ ；

圖2 本項目基坑分區(qū)示意圖

2.2.2 本項目分區(qū)施工工況

根據(jù)項目的工期安排，具體各分區(qū)間的施工工況如下：工況1：施工圍護結構；

工況2：開挖A1-1、A1-2和A1-3分區(qū)第一道支撐以下土方；

工況3：待A1-1、A1-2和A1-3分區(qū)B1板完成且達到80%設計強度，換撐型鋼架設完畢后，開挖B1-1、B1-2和B1-3分區(qū)第一道支撐以下土方；

工況4：地下結構全部完成，分段拔除分隔段H型鋼，連接各分區(qū)間地下室頂板、樓板及底板，地下結構完成。

2.3 板式支護結構選型

2.3.1 圍護樁選型

本項目僅南側的1#樓和北側的7#樓下設1層地下室，其它均下設2層地下室。

1）地下一層

地下一層普遍開挖深度為6.2m。1#樓退用地紅線較遠，最近處為14.9m；7#樓地下室退用地紅線相對較遠，最近處為6.6m。7#樓東側10m處有一棟6F住宅樓，西側為待建幼兒園場地，北側距建筑物較遠（最近處17.1m），但中間有一圍墻距地下室外墻僅2.3m。

根據(jù)1#、7#基坑的挖深，周邊環(huán)境及施工作業(yè)面，板式支護結構主要采用施工方便、安全可靠的SMW 工法樁，另7#樓北側由于地下室外墻距現(xiàn)有圍墻僅2.3m，常規(guī)SMW工法樁施工受限，故該側板式圍護結構采用MJS工法樁內(nèi)插型鋼，以減少施工操作距離。

2）地下二層

地下二層普遍開挖深度為9.8m，板式支護結構主要采用型鋼水泥土攪拌墻（SMW工法）、鉆孔灌注排樁+止水帷幕等。

根據(jù)參與類似項目經(jīng)驗，SMW工法樁不僅適用于外圍圍護樁，也適用于不同分區(qū)的分隔樁。我司已有較多工法樁作為分隔樁應用的成功案例，例如本人參與的青雲(yún)壹號住宅項目，基坑分隔樁采用了SMW工法樁；在融創(chuàng)楊浦濱江壹號項目中，基坑外側圍護樁及分隔樁則均采用SMW工法樁。

本工程環(huán)境保護相對復雜，開挖深度中等，采用SMW工法樁和鉆孔灌注樁均能滿足基坑安全及環(huán)境保護要求，且對基坑進行分區(qū)后，化大坑為小坑，跳倉開挖，有效降低了深大基坑的施工變形風險。

考慮到本項目基坑退界小，且不同區(qū)域保護要求差異較大，因此對周邊環(huán)境保護要求較高、住宅變形敏感的分區(qū)采用鉆孔灌注樁+止水帷幕，該處施工空間受限的區(qū)域采用攪拌樁或MJS工法樁套打灌注樁的形式，圍墻內(nèi)有一定空間可設置隔離樁。對周邊環(huán)境保護要求常規(guī)的分區(qū)及分區(qū)間分隔樁采用SMW工法樁，緊鄰多層淺基礎建筑物處的工法樁型鋼考慮不拔除，具體情況需根據(jù)現(xiàn)場施工情況而定。

2.3.2 支撐選型

根據(jù)本工程分區(qū)基坑特點，地下一層各分區(qū)形狀不規(guī)則，故采用整體性好、布置靈活的鋼筋混凝土支撐。

地下二層區(qū)開挖深度較深，需設置兩道支撐，其中第一道支撐根據(jù)現(xiàn)行建設文件要求采用鋼筋混凝土支撐，第一道支撐桿件在適當加強后又可作為施工中挖、運土用的施工棧橋和材料的堆放平臺，以解決施工場地狹小的問題，同時又方便施工，加快出土效率，降低了施工技術措施費。除了A1-3分區(qū)外，各分區(qū)面積均較小，且形狀普遍為規(guī)則的窄條形基坑，第二道支撐采用施工速度更為快捷的鋼支撐，以加快主樓施工進度。A1-3分區(qū)基坑面積較大，形狀曲折復雜，故第二道支撐仍采用鋼筋混凝土支撐。

2.4 圍護結構設計

本工程各區(qū)均采用剛度較大、控變形能力較好的板式支護結構+一～二道水平支撐的形式。

2.4.1 地下一層普遍區(qū)域

開挖深度，擬采用Φ850@600工法樁內(nèi)插內(nèi)插H700×300型鋼+一道水平支撐。三軸攪拌樁水泥摻量20%，樁長16.5m；H700×300型鋼長16.5m，插一跳一設置。

臨近已有建筑區(qū)域：7#樓東側臨近已有6F淺基礎建筑，擬采用Φ850@600工法樁內(nèi)插H700×300型鋼+一道水平支撐。三軸攪拌樁水泥摻量20%，樁長20.0m；H700×300型鋼長20.0m，采用密插，后期視變形情況，必要時該側型鋼做不拔除處理。

緊臨已有圍墻區(qū)域：7#樓北側緊臨已有圍墻，且地下室外墻距圍墻僅2.3m，擬采用Φ2400@1800MJS工法樁內(nèi)插H700×300型鋼+一道水平支撐。MJS工法樁水泥摻量40%，樁長16.5m；H700×300型鋼長16.5m，型鋼間距1.2m。

2.4.2 地下二層普遍區(qū)域

開挖深度9.8m，擬采用Φ850@600工法樁內(nèi)插內(nèi)插H700×300型鋼+兩道水平支撐。三軸攪拌樁水泥摻量20%，樁長24.0m；H700×300型鋼長24.0m，插二跳一設置。

緊臨已有圍墻區(qū)域：局部緊臨已有圍墻，且地下室外墻距圍墻僅3m，擬采用2排Φ850@600工法樁套打Φ1100@1300鉆孔灌注樁+兩道水平支撐。Φ850@600工法樁水泥摻量20%，樁長15.1m；Φ1100@1300鉆孔灌注樁樁長24.0m。攪拌樁套打位置坑內(nèi)側增設掛網(wǎng)噴漿措施，開挖后及時實施，保障止水效果。

臨近已有建筑區(qū)域：局部臨近已有6F淺基礎建筑，擬采用Φ1100@1300鉆孔灌注樁+Φ850@600工法樁+兩道水平支撐。Φ1100@1300鉆孔灌注樁樁長24.0m；Φ850@600工法樁水泥摻量20%，樁長16.7m；Φ700@1000分隔樁樁長15.0m。為進一步加強坑外的變形，保護坑外淺基礎建筑，具備操作空間處，在圍墻內(nèi)增設一排Φ700@1000鉆孔灌注樁（隔離樁），同時樁內(nèi)側設置一排注漿鋼管，長度15m，間距1m。

臨近已有建筑區(qū)域：局部臨近已有2F淺基礎建筑，擬采用Φ850@600工法樁內(nèi)插內(nèi)插H700×300型鋼+兩道水平支撐。三軸攪拌樁水泥摻量20%，樁長24.0m；H700×300型鋼長24.0m，采用密插設置，后期視變形情況，必要時該側型鋼做不拔除處理。

2.5 支撐結構設計

本工程各分區(qū)均呈長條型，形狀規(guī)則，結合基坑形狀特點及開挖順序，第一道支撐均為水平砼支撐，第二道支撐僅A1-3分區(qū)為水平砼支撐，其它均為水平鋼支撐。

結合基坑特點，本項目支撐主要采用“對撐”形式，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，本項目南北向為主行車路線，為避開主樓，行車路線布置在兩側南北向、純地庫分區(qū)內(nèi)布置兩條東西向棧橋。

第二道支撐均采用鋼支撐，對于后施工的小分區(qū)，根據(jù)實際施工受力工況，對鋼支撐間距進行了適當?shù)膬?yōu)化。

表1 參與類似項目工期節(jié)省對比表

3 結論與建議

本次項目基坑均為順作法施工，圍護結構采用板式支護結構+一～二道水平內(nèi)支撐。經(jīng)計算分析，嚴格按目前設計方案進行施工，可滿足基坑的變形控制要求，保證基坑工程順利實施。

分坑、局部先淺后深（1號樓）的基坑方案，在工期嚴苛的條件下可暫時大幅減小地下室的工作量，保證主樓快速達到預售部位。在以往參與的商品房項目中對比傳統(tǒng)大開挖的基坑方案可節(jié)省2.5-4個月的預售工期。