暗浜軟土地區(qū)大規(guī)模深基坑支護施工方案設(shè)計

陳祥森，覃榮高，黃 釗，張?zhí)熘?，譚銀龍，張春杰

(1.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650031；2.河北建筑設(shè)計研究院有限責任公司 上海分公司，上海 200122；3.云南省地質(zhì)調(diào)查院，云南 昆明 650200 ）

在如今城市建設(shè)快速發(fā)展的背景下，深基坑施工也成了熱門，深基坑支護是一項施工難度較高的項目，需要采用科學(xué)的支護體系結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)，才能保證支護體系承載深基坑的負荷，進而保證建筑工程安全開展[1]。深基坑開挖支護主要有：錨桿支護、混凝土灌注樁支護、自立式支護、組合型支護[2]。要根據(jù)巖土工程施工的具體情況選擇最優(yōu)化的支護技術(shù)，設(shè)置最優(yōu)化的深基坑支護標準和參數(shù)，才能最大化發(fā)揮支護技術(shù)的利用價值，提高巖土工程施工質(zhì)量[3]。

1 工程概況

陳家鎮(zhèn)智慧島建設(shè)項目位于上海市崇明區(qū)，基坑開挖面積約21 998m2，其他區(qū)域開挖邊長約1 022m，開挖深度約6.35～7.65m，總開挖土方量約16 萬m3。開挖區(qū)域內(nèi)地層均為第四紀全新世Q4 時代沉積的粘性土及粉性土，局部夾淤泥質(zhì)土。場地地下水類型主要由分布在淺部地層約為0.5～1.2m 之間的潛水和埋藏較深約為3～11m 的微承壓水組成。主要補給方式為大氣降水入滲和地表水體入滲?；颖眰?cè)緊鄰已建富創(chuàng)路，東側(cè)與已建瀛湖路相鄰，南側(cè)和西側(cè)為政府規(guī)劃用地。場地中有條明浜分布，明浜長度約14.0m，明浜一般分布有浜底淤泥，浜底淤泥厚度0.60～0.90m，層底標高0.24～1.44m。北側(cè)局部明浜現(xiàn)已回填為暗浜，如圖1 所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境平面圖

2 重點難點分析

1）該工程基坑規(guī)模大，屬于大型深基坑工程，對基坑的變形控制以及基坑的分段施工要求較高。

2）擬建場地內(nèi)的地質(zhì)條件十分復(fù)雜，軟土地層大范圍分布，且場地中有條明浜分布，明浜寬度約14.0m，明浜一般分布有浜底淤泥，浜底淤泥厚度0.60～0.90m，層底標高0.24～1.44m。北側(cè)局部明浜現(xiàn)已回填為暗浜，場地內(nèi)對明浜完成抽水，及時清淤換填，堅持干法施工，從而對支護工藝以及攪拌樁的水泥摻量有很大考驗。

3）基坑開挖涉及分型土層較多且夾雜淤泥質(zhì)土，該土層滲透性較大、在動水頭作用下易產(chǎn)生流砂和管涌，對支護止水要求較高。

3 基坑的支護方案

在現(xiàn)場踏勘的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)情況條件、基坑周邊環(huán)境影響及地下水位埋深情況，對基坑采取分區(qū)設(shè)計。對于基坑北側(cè)、東側(cè)，考慮到區(qū)域內(nèi)有明浜、暗浜分布地質(zhì)條件較差，但支護邊線距紅線較遠，為支護施工提供了較大的空間，所以（剖面1-1′、3-3′、1A-1A′、3A-3A′）采用重力式擋墻的支護方式。該工法統(tǒng)一施工簡單又高效，施工質(zhì)量整體效果好，在“安全性、工期控制、施工方便性”3 個要素尤為突出。而基坑西側(cè)、南側(cè)部分區(qū)域距紅線較近，但基坑周邊環(huán)境相較簡單，采用工法樁能滿足安全要求，其次采用工法樁區(qū)域分區(qū)較多，開挖面積小，且能提高效率縮短施工工期，工期能夠有效控制。采用工法支護體系有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢，因而建議豎向支護體系SMW 工法支護體系。且鋼支撐較鋼筋混凝土支撐施工方便、安裝拆除簡單。鋼支撐能滿足對環(huán)境保護的要求且較鋼筋混凝土支撐節(jié)省工期，因而建議支撐體系采用鋼管支撐。所以（剖面2-2′、4-4′、2A-2A′、4A-4A′）采用工法樁+鋼支撐的支護方式。

根據(jù)基坑現(xiàn)場踏勘情況及地質(zhì)條件，對于基坑支護方案做出以下設(shè)計。

3.1 淺層放坡+重力壩

以經(jīng)典剖面3-3′為例：先采用一級放坡，放坡高度為1.50m，坡率為1 ∶1.5。護坡采用80mm 厚噴射混凝土面層，內(nèi)配?6.5@200×200鋼筋網(wǎng)片，一級平臺寬度不小于11.00m；雙軸攪拌樁：壩體寬度4.20m，基坑內(nèi)側(cè)兩排樁長15.00m，其余樁長11.00m，水泥摻量13%；200mm 壓頂板：內(nèi)配8@200 雙向配筋，混凝土強度為C20，并及時對浜底清淤換填，重力壩需設(shè)防水帷幕。

3.2 淺層放坡+工法樁+鋼管支撐

以典型剖面4-4′為例：先采用一級放坡，放坡高度為1.50m，坡率為1∶1.5。護坡采用80mm 厚噴射混凝土面層，內(nèi)配?6.5@200×200鋼筋網(wǎng)片，一級平臺寬度不小于3.00m；型鋼：H500×300×11×18，插二跳一，樁長15.00m；雙軸攪拌樁：樁長14.50m，水泥摻量13%；鋼支撐：609×16 鋼管支撐。

4 土方開挖設(shè)計

1）土方開挖工作量較大，應(yīng)采用邊開挖邊支護，開挖前應(yīng)充分了解周邊各有關(guān)道路、管線等設(shè)施的保護要求，開挖過程中，盡量加快施工效率保證安全的同時又能縮短工期，減少基坑暴露時間，應(yīng)充分重視基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)，并及時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整施工流程或方案，強調(diào)信息化施工，遵循十六字原則。

2）土方開挖應(yīng)遵循一定的原則，采用分段、分層的方式[5]。開挖深度最深不超過2.5m，階梯平臺寬度不小于4m，坡比不應(yīng)大于1 ∶1.5。

3）嚴禁在底部掏空的支撐構(gòu)件上行走與操作。立柱周邊對稱掏空，以防止立柱受力不均勻。

4）挖土機械的通道布置、挖土順序、土方搬運以及材料的堆放應(yīng)以避免引起對圍護結(jié)構(gòu)的不利影響為原則，土方開挖應(yīng)遵循“大基坑，小開挖”的原則，避免大面積開挖造成基坑位移過大，減小基坑開挖的風險，基坑無墊層暴露面積不超過200m2。

5）坑底留300mm 厚土層，采用人工鏟除整平，并防止坑底土體擾動。

6）基坑開挖及地下室施工期間，應(yīng)注意挖土機械不得損壞支護結(jié)構(gòu)等，基坑周圍嚴禁堆土或堆載，超載控制在20kPa 以內(nèi)。挖運土機械必須按指定的路線行駛，嚴禁亂停亂走。不得在支護結(jié)構(gòu)頂部碾壓。開挖時注意保護已施工的工程樁、支護結(jié)構(gòu)、降水結(jié)構(gòu)及監(jiān)測點，不得碰撞工程樁、降水井、立柱（樁）等，并沿工程樁、降水井、立柱（樁）等四周均勻下挖，高差不得大于2m。

7）開挖期間如遇漏水以及支護結(jié)構(gòu)變形超過允許值等情況，應(yīng)立即停止挖土，并積極配合搶險工作。

5 降水方案設(shè)計

1）由于場地內(nèi)含有明浜、暗浜的分布，防治其對基坑施工的影響，施工單位必須根據(jù)擬建場地的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資料、基坑圍護設(shè)計圖紙及周邊環(huán)境情況制定詳細的降水設(shè)計、施工及運行方案。

2）沿基坑周邊地面設(shè)截水溝，同時每間隔30m 設(shè)集水坑，截水溝與集水坑不得有滲漏。修整基坑周圍地表，靠近基坑坡頂寬1～2m 的地表適當墊高，基坑附近因地面變形而開裂時應(yīng)及時修補。

3）施工過程中應(yīng)經(jīng)常檢查排水溝，確保排水溝的暢通。對基坑邊的原有裂縫應(yīng)做必要的填補，嚴防地表水的滲透。

4）采用真空管井降低潛水水位，使基坑內(nèi)土體疏干，從而達到使基坑安全、順利施工的目的，降水方案需經(jīng)過圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計單位認可后方可施工。

5）基坑降水應(yīng)于開挖前15d 左右進行，坑內(nèi)設(shè)觀察井，基坑開挖前基坑內(nèi)地下水位須降至開挖面以下1.0m。

6）對明浜、暗浜清淤回填，并適當提高攪拌樁的水泥摻量。

6 基坑監(jiān)測

6.1 監(jiān)測項目

在巖土工程深基坑支護施工過程中，相關(guān)管理部門需要注重深基坑支護施工質(zhì)量管理工作[6]。為了及時收集、反饋和分析周圍環(huán)境要素在施工中的變形信息，實現(xiàn)信息化施工，確保施工安全。結(jié)合本工程周圍環(huán)境特點，在基坑實施的過程中，對基坑工程應(yīng)設(shè)置以下幾個方面的監(jiān)測內(nèi)容：周邊環(huán)境監(jiān)測、周邊地面沉降監(jiān)測、周邊管線監(jiān)測、圍護結(jié)構(gòu)監(jiān)測、圍護頂部垂直位移及水平位移監(jiān)測、土體深層水平位移監(jiān)測（測斜）、鋼管軸力監(jiān)測、立柱豎向位移監(jiān)測、地下水位監(jiān)測。

6.2 監(jiān)測頻率

基坑開挖前監(jiān)測頻率為1～2 次/周；基坑開挖到底板澆筑完成后3d 不應(yīng)低于1 次/d；底板澆筑完成后3d 到基坑回填不應(yīng)低于3 次/d。特殊項目如基坑監(jiān)測達到報警值或基坑開挖期間天氣十分惡劣等情況下加密觀測頻率。

6.3 報警值

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，當變形位移監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)異常，應(yīng)及時報警警示并采取應(yīng)急措施，或基坑地下水水位變化導(dǎo)致可能出現(xiàn)的基坑塌落、涌水時，也應(yīng)及時報警并采取相應(yīng)應(yīng)急措施，保障施工的安全。報警值如表1 所示。

表1 基坑監(jiān)測報警值

7 結(jié)論

以上海市崇明陳家鎮(zhèn)智慧島基坑擬建場地為例，根據(jù)該工程的周邊環(huán)境及工程地質(zhì)，對基坑開挖、支護設(shè)計和施工方案進行設(shè)計。主要介紹了重力式擋墻和工法樁+鋼支撐的支護設(shè)計和施工。針場地內(nèi)浜底淤泥不良地質(zhì)情況，應(yīng)及時對明浜、暗浜清淤換填，并適量提高攪拌樁的水泥摻量。針對其開挖規(guī)模較大，采取合適的支護形式，加快施工進度控制成本。通過提高監(jiān)測力度，加強質(zhì)量控制，如若出現(xiàn)報警，及時應(yīng)急處理，預(yù)防了事故發(fā)生，保障了施工的安全和穩(wěn)定。