緊鄰保護(hù)建筑側(cè)狹長(zhǎng)基坑逆作法分區(qū)開挖技術(shù)

徐一博

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

隨著我國(guó)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，建筑行業(yè)急速發(fā)展，特別是在城市核心區(qū)，各類標(biāo)志性的超高層建筑層出不窮。因此，也必然導(dǎo)致了核心區(qū)超高層建筑在深基坑施工過程中緊鄰老舊建筑、地鐵車站等需要重點(diǎn)保護(hù)的對(duì)象，對(duì)深基坑施工過程中的基坑變形控制提出了很高的要求。同時(shí)，城市核心區(qū)也必然導(dǎo)致了施工過程中場(chǎng)地狹小的困難。因此針對(duì)該類深基坑，通常采用逆作法進(jìn)行施工，通過逆作法合理優(yōu)化分配施工場(chǎng)地，并且進(jìn)行基坑變形控制[1-8]。本文以大中里綜合發(fā)展項(xiàng)目3區(qū)基坑為例，研究緊鄰保護(hù)建筑側(cè)狹長(zhǎng)基坑逆作法分區(qū)開挖技術(shù)，以期為今后類似工程提供借鑒。

1 工程概況

上海市靜安區(qū)40號(hào)、46號(hào)地塊大中里綜合發(fā)展項(xiàng)目（后簡(jiǎn)稱大中里項(xiàng)目）位于上海市靜安區(qū)的核心區(qū)。由于項(xiàng)目地塊較為龐大，因此大中里項(xiàng)目分為多個(gè)區(qū)塊進(jìn)行施工。主要分為第一階段進(jìn)行施工的1區(qū)、西側(cè)緊鄰在建的軌道交通13號(hào)線南京西路站的2區(qū)、北側(cè)靠吳江路并有軌道交通2號(hào)線穿越的4區(qū)以及場(chǎng)地內(nèi)由于道路翻交最后施工的3區(qū)（圖1）。

圖1 3區(qū)基坑周邊環(huán)境示意

3區(qū)基坑是一個(gè)典型的狹長(zhǎng)形基坑，其東側(cè)存在一保護(hù)建筑，對(duì)基坑開挖存在嚴(yán)格的變形控制要求；3區(qū)其余側(cè)地塊已經(jīng)進(jìn)入地上結(jié)構(gòu)施工階段，因此3區(qū)基坑開挖過程中，場(chǎng)地受限，無法利用周邊地塊作為施工布置場(chǎng)地；同時(shí)，按照建設(shè)單位進(jìn)度計(jì)劃要求，常規(guī)的順作法基坑開挖難以滿足3區(qū)基坑開挖的進(jìn)度要求。因此大中里項(xiàng)目3區(qū)基坑開挖采用了逆作法分區(qū)開挖的形式，從而解決基坑開挖過程中進(jìn)度要求、基坑安全以及場(chǎng)布需求的各項(xiàng)難題。

2 狹長(zhǎng)基坑分塊開挖原則

3區(qū)的狹長(zhǎng)基坑分為4個(gè)小基坑，分別為3-1區(qū)—3-4區(qū)。各分塊基坑以及3區(qū)與其他基坑之間采用中隔墻進(jìn)行隔離。根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，在3區(qū)基坑開挖過程中，首先施工3-1、3-2兩個(gè)分區(qū)，根據(jù)計(jì)劃工期完成后立即施工3-3、3-4分區(qū)。

通過將整體狹長(zhǎng)的基坑劃分為若干個(gè)小基坑的方法，控制基坑開挖過程中的長(zhǎng)寬比，從而嚴(yán)格控制基坑變形，減小基坑開挖對(duì)周圍保護(hù)建筑的影響。

3區(qū)基坑采用逆作法進(jìn)行施工，首先施工3區(qū)B0層板結(jié)構(gòu)，作為3區(qū)基坑開挖過程中重要的場(chǎng)地以及通道。

考慮到基坑中隔墻拆除對(duì)施工進(jìn)度的影響，開挖時(shí)先開挖中隔墻附近的土方，以便于先行鑿除中隔墻，而鄰近保護(hù)設(shè)施的區(qū)域邊坡留土壓載，控制基坑變形。待本層中隔墻基本鑿除到位后，再快速開挖邊坡留土。土方開挖過程中隨挖隨澆筑臨時(shí)墊層，分塊鋪設(shè)短排架并施工主體結(jié)構(gòu)。

B1層水平結(jié)構(gòu)完成后，繼續(xù)采用逆作法進(jìn)行下一層土方的開挖，并拆除中隔墻。B1至B4層逆作法土方開挖以及水平結(jié)構(gòu)施工類似。

3 逆作法施工特點(diǎn)

3.1 有限空間場(chǎng)布

大中里項(xiàng)目整體施工過程中，在3區(qū)基坑開挖施工階段，周圍其他分塊均已經(jīng)進(jìn)入上部結(jié)構(gòu)施工階段，因此如果采用常規(guī)的順作法進(jìn)行基坑開挖，那么在施工過程中必然面臨周邊場(chǎng)地難以布置堆場(chǎng)、道路等問題。故采用逆作法對(duì)該3區(qū)狹長(zhǎng)基坑進(jìn)行施工，利用逆作法施工中首先施工完成的B0層結(jié)構(gòu)樓板作為水平支撐進(jìn)行施工布置，使結(jié)構(gòu)樓板作為支撐體系的同時(shí)，兼作挖土施工、機(jī)械行車路線場(chǎng)布堆場(chǎng)。

大中里項(xiàng)目3區(qū)狹長(zhǎng)基坑施工過程中采用了逆作法，因此也必須在該區(qū)域的頂板上設(shè)置相應(yīng)的出土口，用于逆作法基坑開挖過程中的出土通道。具體出土口位置的確定需要根據(jù)每個(gè)分區(qū)出土口留設(shè)及挖土順序加以細(xì)化分塊。

由于采用了逆作法進(jìn)行施工，首層結(jié)構(gòu)樓板在兼作施工通道的同時(shí)還需設(shè)置出土口。因此需要對(duì)首層的結(jié)構(gòu)樓板進(jìn)行復(fù)核，判斷其能否滿足頂板行車的工況。根據(jù)頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載，本工程頂板可以滿足重載車輛的行車荷載，無需額外采用下?lián)闻偶芑蛘呓Y(jié)構(gòu)加強(qiáng)等方法進(jìn)行加固。但是需要對(duì)臨邊洞口區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，大中里項(xiàng)目采取了在洞口區(qū)域加設(shè)邊梁的結(jié)構(gòu)加固形式。

3.2 新舊水平結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)

在大中里項(xiàng)目3區(qū)狹長(zhǎng)基坑逆作法施工過程中，由于除3區(qū)外，大中里項(xiàng)目其他分塊區(qū)域地下室結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完成，因此需要在3區(qū)地下室逆作過程中，將新施工的結(jié)構(gòu)與原先已施工完成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。結(jié)構(gòu)連接過程中，主要需要進(jìn)行新舊結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)件為梁、板?？紤]結(jié)構(gòu)后澆帶的存在，結(jié)構(gòu)連接施工分為2種方法。

1）非后澆帶區(qū)域結(jié)構(gòu)連接施工主要采用舊結(jié)構(gòu)預(yù)留接駁器或者后期植筋的方法，使舊結(jié)構(gòu)與逆作法施工過程中新施工的梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。

2）后澆帶區(qū)域的結(jié)構(gòu)連接施工相較于前者較為復(fù)雜。由于后澆帶區(qū)域的水平結(jié)構(gòu)需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求在后期方可進(jìn)行封堵，因此在逆作法施工過程中，新施工的結(jié)構(gòu)梁板不能直接與舊結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。大中里項(xiàng)目采取了在后澆帶兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)柱作為后澆帶支撐體系的方法。于與3區(qū)相鄰區(qū)域邊界設(shè)置一定數(shù)量的臨時(shí)柱，臨時(shí)柱樓板部位設(shè)置牛腿或鋼支撐；3區(qū)的梁板搭接在臨時(shí)柱的牛腿或鋼支撐上，達(dá)到傳遞豎向荷載和水平荷載的目的。

通過臨時(shí)支撐體系對(duì)新施工的結(jié)構(gòu)梁板進(jìn)行支撐，并在后期進(jìn)行后澆帶封堵。大中里項(xiàng)目所采用的臨時(shí)支撐體系見圖2。

圖2 后澆帶區(qū)域結(jié)構(gòu)連接臨時(shí)支撐體系

3.3 豎向墻柱結(jié)構(gòu)回作節(jié)點(diǎn)

在大中里項(xiàng)目3區(qū)狹長(zhǎng)基坑逆作法施工至最底層底板后，需要進(jìn)行豎向結(jié)構(gòu)回作?；刈鹘Y(jié)構(gòu)主要包括豎向構(gòu)件內(nèi)的墻與柱。

大中里項(xiàng)目3區(qū)地下室墻柱施工前，已經(jīng)在基坑逆作法水平結(jié)構(gòu)施工過程中，采用上下留置插筋的方式預(yù)留了墻柱的鋼筋（圖3）。為了確保上下結(jié)構(gòu)柱位置的準(zhǔn)確性，在每層結(jié)構(gòu)開挖到相應(yīng)標(biāo)高且澆筑墊層后均會(huì)對(duì)該區(qū)域內(nèi)的豎向構(gòu)件鋼筋留設(shè)進(jìn)行復(fù)核校對(duì)，確保在后期豎向構(gòu)件回作過程中，豎向構(gòu)件定位的準(zhǔn)確性。

圖3 逆作過程中墻柱預(yù)留鋼筋示意

本工程混凝土柱、剪力墻等墻柱結(jié)構(gòu)均為逆作結(jié)構(gòu)，梁板框架結(jié)構(gòu)由上至下施工，因此必須在梁板結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)留澆搗孔，以方便墻柱結(jié)構(gòu)的混凝土澆搗施工。

4 保護(hù)建筑側(cè)基坑變形控制

大中里項(xiàng)目3區(qū)基坑位于上海市靜安區(qū)40號(hào)地塊東部，基坑西鄰T1、T2分區(qū)，北鄰4區(qū)基坑，南鄰?fù)Ｂ?，東鄰青海路，地處鬧市中心區(qū)。周邊地下管線復(fù)雜，威海路、青海路有煤氣、上水等重要管線。同時(shí)，在基坑開挖過程中，本基坑開挖影響范圍內(nèi)東側(cè)鄰近云海苑、醫(yī)學(xué)交流中心，南側(cè)鄰近民立中學(xué)等重要保護(hù)建筑。

參考規(guī)范，依據(jù)設(shè)計(jì)要求確定本基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)為特級(jí)。因此，為了確保在分區(qū)基坑開挖過程中的基坑變形控制并對(duì)周邊保護(hù)建筑、道路管線等保護(hù)對(duì)象的影響進(jìn)行評(píng)估，本項(xiàng)目在基坑開挖過程中，針對(duì)基坑圍護(hù)體側(cè)向位移、基坑水平位移、垂直位移、支撐體系內(nèi)力、地面沉降等一系列指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

在整個(gè)3區(qū)狹長(zhǎng)基坑開挖過程中的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，鄰近保護(hù)建筑側(cè)的基坑變形可控，與變形預(yù)期結(jié)果接近。

以基坑變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中較有代表性的基坑測(cè)斜C45點(diǎn)位結(jié)果為例，地下4層處監(jiān)測(cè)限值為每24小時(shí)2 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為1.3 mm（平均）；累計(jì)變化量限值為30 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為26.1 mm。地下4層基坑中隔墻處監(jiān)測(cè)限值為每24小時(shí)3 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為2.4 mm；累計(jì)變化量限值為50 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為44.5 mm。

以圍護(hù)體頂部水平位移S45點(diǎn)位結(jié)果為例，地下4層處監(jiān)測(cè)限值為每24小時(shí)2 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為1.5 mm；累計(jì)變化量限值為20 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為18.7 mm。地下4層基坑中隔墻處監(jiān)測(cè)限值為每24小時(shí)2 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為1.7 mm；累計(jì)變化量限值為30 mm，實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為26.8 mm。

由此可見，大中里項(xiàng)目3區(qū)狹長(zhǎng)基坑由于采用了合理的逆作法分區(qū)施工方法，在基坑變形控制以及基坑安全穩(wěn)定性方面都得到了預(yù)期的結(jié)果。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目在實(shí)施過程中，利用逆作法的特點(diǎn)，為有限空間內(nèi)基坑施工提供了施工場(chǎng)地、道路，解決了施工場(chǎng)布問題。同時(shí)，根據(jù)合理的分塊基坑開挖原則，確保了開挖過程中基坑整體的穩(wěn)定性，進(jìn)而對(duì)基坑變形進(jìn)行了嚴(yán)格控制，保證了狹長(zhǎng)基坑不發(fā)生嚴(yán)重變形，有效確保了周圍保護(hù)建筑的安全。項(xiàng)目實(shí)施過程中達(dá)到了高效、環(huán)保、安全的綠色施工要求，經(jīng)驗(yàn)可供同類型狹長(zhǎng)基坑逆作法施工工程參考。