复杂周边环境狭小场地深大基坑工程施工技术

李 功 超

(上海建工七建集团有限公司，上海 200050)

1 工程概况

某工程用地面积33 057.20 m2，总建筑面积88 810.90 m2，其中地下1层，建筑面积为17 585.88 m2；地上建筑面积为71 225.02 m2，分别由9幢高层住宅楼和其他配套设施组成，高层住宅楼1号、3号为17层，建筑高度51.35 m，其余均为18层，建筑高度54.25 m(见图1)。

项目基坑占地面积约为16 000 m2，周长近1 450 m，呈“L”斜向长条形分布，基坑最大挖土深度约6 m。在基地北侧有较多水、电、气的重要市政管线，其中离开挖边线最近的为电力管线，距离12 m，埋深1 m。同时基地东南侧河道驳岸离基坑开挖边线为22 m。上海属于软土分布特别广泛的地区，对于深大基坑的施工过程中对周边环境和基坑本身安全的控制一直是研究的重点，各类关于基坑施工技术的实践总结也是一个热点[1-3]。

2 方案比选

2.1 围护方案

根据本工程的特点，原围护方案(如图2所示)为全部使用φ700双轴水泥土搅拌桩与放坡的形式。虽然双轴搅拌桩可以满足围护需要，但对场地的利用比较有限，所以在经过商榷后决定在部分区域使用复合土钉墙和型钢支撑代替搅拌桩，最终方案(如图3所示)确定为：

1)地库四周：根据场地的实际情况，距离临时构筑物较远，采用放坡+卸土(卸土至-4.20 m)+复合土钉墙；距离临时构筑物较近，采用水泥土重力式挡墙的围护形式。

2)基坑号楼、号楼与地库高差部位：挖深相对较浅，对有地方卸土的位置采用放坡+卸土+常规复合土钉墙的围护形式，局部不具备卸土放坡部位用重力式挡墙。

3)局部基坑北侧部位：设计采用钢支撑围护形式，支撑钢管为φ609×12钢管,H型连杆为400×400×13×21，立柱采用φ700水泥土搅拌桩内插1根400×400×13×21型钢。

4)考虑部分土层一定动水压力作用下易产生流土、管涌现象，地下车库采用轻型井点降水。

2.2 土方开挖方案

本工程基坑开挖分为高层楼房地下室基坑开挖和地下汽车库基坑开挖两大块，按照先浅后深的原则，先开挖楼房基坑，当楼房基础底板施工完毕后，再开挖地下车库。由于地下车库区域基坑呈“L”斜向长条形分布，故必须对地下车库区域基坑按后浇带和变形缝位置分块进行开挖。最初拟定分成8个区域，考虑到分区太多不利于人力、机械的部署，而且会影响工期，最终决定分为5个区域，开挖流程如下：

楼房开挖流程：3号、9号→2号、8号→1号、6号→4号、5号→7号。

地下车库开挖流程：先开挖1号、3号、5号区域(一阶段)，待上述三个区域土方开挖完成且底板施工完成后，继续开挖2号、4号区域土方(二阶段)，现场土方开挖图见图4，图5。

3 关键技术

3.1 搅拌桩施工

本工程主要基坑围护形式为双轴搅拌桩，共66 800 m3，利用基坑狭长的特点，将施工区域划分为9块，再布置了8台桩机同时开始施工。每台桩机几乎同时工作，各自负责一片区域，而后在制定的节点收头，最先完成的桩机则立刻进行第9块施工区作业。

搅拌桩施工采用一般的“两喷三搅”工艺，桩机下沉速度和提升速度均控制在0.5 m/min之内，注浆的水灰比为0.5，水泥掺入量13%。当现场遇到不良地质情况时，必须将其处理达到回填土要求，同时水泥掺入量增加为16%。

3.2 轻型井点降水

根据本工程基坑涌水量、土层情况及基坑开挖情况，采用轻型井点降水的方式。按地质勘查报告，得知潜水静止水位埋深约1.0 m，标高约2.0 m，现场采取了如下措施：

1)设计地下水埋深按自然地面以下1.0 m计，开挖到底时保证降水深度为坑底下1.0 m，降水施工于开挖前15 d左右进行；共布置37套轻型井点降水系统，井点管管与管间距1 m，各总管间距不大于20 m；坑边28套，坑内9套。

2)基坑开挖及使用期间根据水位监测情况持续降水，并将根据实际情况调整。

3)基坑采用明排水方式，开挖过程中要极力避免各类倒流、回渗等情况。

4)制定详细的雨季施工技术措施，明确雨天不得开挖基坑，做好交底、确保安全。

5)每孔灌砂量经计算控制在550 kg～600 kg之间。

3.3 土方开挖

楼房采用1∶2一级放坡开挖。随挖随浇筑垫层，并做好明排水措施，及时排出坑内积水。采用放坡加搅拌桩止水的区域随挖随喷射混凝土面层。号楼底板浇筑完成后随即停止施工。

车库区域土方开挖二级放坡开挖，一次挖至坑底。放坡开挖采用1∶1.5放坡，二级平台宽8 m。坑底30 cm厚土方采用人工开挖，随挖随浇筑混凝土，坑底无撑暴露面积不大于200 m2。

车库开挖的两个阶段(已开挖区块和待开挖区块间)采用二级放坡临时支护，采用1∶2放坡，二级平台宽度2 m。地下车库土方随挖随浇筑垫层，待车库完成底板结构后方可开始号楼地下结构的施工。

基坑开挖需注意挖土土坡的稳定，并保护好围护体系与工程桩。

3.4 复合土钉墙施工

局部采用双层复合土钉墙支护(MGφ48×3.0，L=9 000,15 000@1 000，倾角15°)的楼房土方开挖应根据土钉墙施工顺序分两次开挖。土钉墙的作业面为5 m～6 m宽，土方开挖后，锚杆和钢筋网片安设及混凝土面层喷射的时间应控制在12 h内。上下层土钉墙施工开挖，至少要有48 h间隔。基坑的开挖进程和土钉墙施工需形成循环作业。

土钉采用φ48×3.0焊接钢管，以15°角插入土层，管底封堵，管身四周开设直径6 mm～8 mm注浆孔，间距500 mm，螺旋状布置，管顶3 m以内不需要设置。

土钉完成后即可进行混凝土面层喷射，当面层达到强度、管内清洗完成后再对土钉进行全程注浆，注浆量不小于40 L/m土钉长度(水灰比0.55、水泥P.O42.5、压力0.2 MPa～0.6 MPa)。

3.5 钢支撑施工

钢支撑的施工(如图6所示)重点在于预应力的施加及防止其损失的措施。一般情况下，当基坑开挖后，原先施压的预应力或多或少会因为钢构件松动、基坑变形等问题而损失。因此要保证基坑的安全，在钢支撑预应力施加时就必须严格控制钢构件的连接精密度和活络端的固定情况。在基坑开挖的过程中则采取数据为主、观察为辅的方式进行监测，一旦出现预应力损失应优先考虑使用专用动态轴力设备进行复加。

3.6 监测

一般深基坑工程业主单位均会委托专业单位进行监测，而施工单位在过程中则需收集、分析监测数据。而类似于本工程这种周边环境复杂(北侧道路下各种管线、东南侧紧邻河道驳岸)并且场地狭小的情况，作为施工单位本身应派遣专人进行监测，并且应与专业单位错时展开，以便更及时、细致的了解基坑及周边管线、建构筑物的变形情况，将基坑开挖过程中的风险降至最低。

4 结语

经过方案优化和工程实践，本文主要得出以下结论：

1)通过对围护方案的合理比选，通过增加复合土钉墙、钢支撑，优化了原有的基坑围护方案，合理利用有限的施工场地，便于现场实际施工。

2)通过对基坑的分块，合理比选了土方开挖方案，在实际施工过程中节省了7 d的工期，并且减少了1组挖机班组。

3)通过合理的施工部署，加快了垫层、底板施工进度，减少基坑土体暴露面积，有效的控制了土应力对基坑的影响。

4)根据专业单位与施工单位的监测结果，其中基坑围护垂直累计位移最高为17 mm，水平累计位移最高为23 mm，未达到报警值，说明基坑围护方案与施工措施均合理有效。

[1] 丁勇春.软土地区深基坑施工引起的变形及控制研究[D].上海:上海交通大学,2009.

[2] 王英锐,董红霞,黄新林.上海中心城区复杂地质条件下基坑围护设计与施工[J].施工技术，2011(12):35-37.

[3] 刘爱华,黎 鸿,罗荣武.时空效应理论在软土深基坑施工中的应用[J].地下空间与工程学报，2010(3)：571-576.