超大面积深基坑中复合支护施工技术的应用

王寒

（上海万限实业有限公司 上海 200000）

1 工程概况

彩虹湾保障性住房基地三期动迁安置房项目位于上海市虹口区虹湾路，总建筑面积298599.6m2，基坑面积为45400m2，基坑周边延长约1093m，开挖深度约5.70～8.65m。基础形式为桩筏基础，主楼工程桩桩径为700mm的钻孔灌注桩，地库桩为400mm的预制方桩。正负零相当于+5.000，自然地坪绝对标高为+3.000。场地地基土属软弱场地土类型，场地类别为IV类，地基基础安全等级为二级。

2 基坑周边环境

围护结构与红线的净距为11.5～17.3m，局部位置距红线为0.8～3.2m。项目东侧为在建的彩虹湾保障性住房基地二期动迁安置房项目，南侧为江杨花园高层住宅，北侧虹湾路距离基坑40.0m。

3 水文地质条件

场地地基属于长江三角洲滨海平原型沉积土层，主要由粘性土、粉性土以及砂土组成。基地范围内分布：①层杂填土、②层粉质粘土、③层砂质粉土、④层淤泥质粘土、⑤层粉质粘土、⑥层粉质粘土夹粘质粉土、⑦层砂质粉土、⑧层粉砂夹粘性土。坑底坐落在③层砂质粉土中，地下水埋深约0.10～1.30m，相应绝对高程为2.46～3.79m。

4 支护设计

基坑面积大、开挖深度较深，大范围卸载后易产生回弹，影响基坑稳定。结合场地及周边环境要求，基坑整体采用分坑顺作+一道钢筋混凝土支撑体系，基坑周边采用灌注桩+单排三轴搅拌桩做止水帷幕的围护方案。

4.1 重力式挡土墙

工程采用型号为φ850@600的三轴搅拌桩作为止水帷幕，桩顶标高+3.000m，基坑周边区域桩长15.5m，地下车库区域基坑周边、贴边局部深坑桩长16.75m，号楼区域基坑周边止水帷幕13.05m，水泥掺量20%。采用两喷两搅施工工艺，下沉注浆搅拌速度0.5～0.8m/min，提升速度1.0m/min。

4.2 支护桩

基坑周边支护桩采用钻孔灌注桩，桩径700、800、900、1000mm，主筋保护层厚度为50mm，混凝土设计强度等级为水下C35。

基坑号楼区域无住宅楼基础底板处需设置200mm临时垫层，其中位于重力式挡墙范围内的垫层需设置φ8@200钢筋网，临时垫层与号楼区域基础垫层同时施工。

4.3 立柱桩

钢立柱规格采用4L140×14角钢格构柱，截面约为440×440，钢材型号采用Q235B级钢。钢立柱顶标高为第一道支撑面标高以下100～150mm，钢立柱插入基底以下3m。立柱桩均采用φ650mm的钻孔灌注，桩顶4m范围内扩径至800mm，桩长为22m。立柱桩保护层厚度为50mm，桩身混凝土强度等级为水下C30。

4.4 混凝土支撑

基坑设置一道以边桁架、角撑与对撑相结合的大圆环撑的支撑形式。东区26～28交AG～AJ区域布置250mm厚的施工栈桥，作为基坑内土方开挖上下的栈桥坡道。支撑混凝土采用C35，中心标高为+0.900m，围檩截面尺寸为1000×800、1600×800，内圆环撑截面尺寸为2000×900，外环圆撑截面尺寸为1200×800，主撑、角撑截面尺寸为900×800，径向杆、八字撑截面尺寸为800×800，连杆截面尺寸为600×600。灌注桩圈梁中心标高为+2.600m，截面尺寸为1000×800。东、西区分隔桩处圈梁中心标高为+0.900m，截面尺寸为9000×800。

图1 基坑支撑平面布置示意图

5 施工控制要点

5.1 总体施工思路

基坑以17轴附近的WHZ5为界分为东区和西区。在开挖浅部土体并完成第一道支撑的施工后，先开挖东区第一道支撑以下土方并浇筑东区基础底板及垫层。东区基坑先开挖至周边号房底，待号房底板施工完成后，再开挖至地下车库底板底，进行地下车库底板施工。待东区地下车库底板达到设计强度的80%后，才可开挖西区支撑底以下土方。

5.2 支护结构施工

（1）三轴搅拌桩施工：三轴水泥土搅拌桩施工时桩机就位应对中，平面定位允许偏差为±20mm，立柱导向架的垂直度偏差小于1/250。三轴水泥土搅拌桩搅拌下沉速度控制在0.5m/min～0.8m/min，提升速度宜控制在1m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升，喷浆压力小于0.8MPa。搅拌提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动。三轴水泥土搅拌桩钻进施工过程中，必须严格控制水泥用量，并采用流量计进行计量。因搁置时间过长产生初凝的浆液，应作为废浆处理，必须严禁使用。三轴水泥土搅拌桩搭接施工的间隔时间不应超过24小时，当超过24小时时，搭接施工时应放慢搅拌速度。桩体垂直度偏差应小于1/200，桩位偏差小于50mm，桩深偏差小于50mm，成桩直径偏差小于10mm。

（2）支护桩：支护桩施工采用正循环成孔，原土造浆护壁工艺，水下C30混凝土浇筑。护筒埋设位置应准确、垂直，埋设深度不低于杂填土层厚度，且护筒底口埋进原土深度不小于20cm。成孔过程中，孔内泥浆液面应保持稳定，以保持孔内外压力的平衡，确保泥皮的护壁作用。

（3）混凝土支撑：支撑施工前先开挖支撑底标高以上的土体，严格控制支撑底标高。第一皮土方挖至支撑底标高以下10cm，并浇筑10cm厚C20混凝土垫层。支撑侧模采用18厚胶合板，栈桥板底模下用2m长10×5木方架在10cm垫层上设满堂架。按放线位置钉好压脚板，然后进行模板的拼装；边安装边插入直径14的穿墙螺栓和直径16的套管。支撑中的钢筋碰到了格构柱的缀板，主筋断开焊接在格构柱上并对断掉的钢筋进行等截面补强。钢筋碰到角钢，设置钢牛腿，立柱两边钢筋断开焊接于钢牛腿上，并对断掉的钢筋进行等截面补强，钢立柱两侧各焊接10d。支撑梁板混凝土采用C35商品混凝土，汽车泵输送至浇注点。支撑板侧模在挖下层土前用人工拆除。

5.3 基坑降排水

沿基坑边设置500×500明排水沟，排水沟经三级沉淀池沉淀后排入市政污水井。在临时边坡底部贯通设置排水明沟，每20m设置一个集水井，将开挖面收集明水经由集水井排放至地面明排水沟。基坑内共布置真空疏干井243口。真空深井孔径为650mm，设计深度为14.5m，出自然地面0.5m。井管周边采用优质粘土或水泥浆封闭，其深度不小于2.00m。

5.4 土方开挖

基坑按照分层、分块的原则开挖，待支撑混凝土强度达到设计要求后，才可向下开挖到底板底面标高。支护结构无支撑暴露的时间控制在48h以内，开挖面支护结构无支撑暴露长度小于30m。土方开挖面的高差控制在3m以内，并按不大于1：2放坡。坑底保留20cm的土体进行人工挖除平整，防止扰动。垫层随挖随浇，必须控制在24小时内浇筑完成，单次浇筑面积控制在200m2以内。基坑边严禁大量堆载，四周4m范围内地面荷载控制在20kN/m2以内。

6 基坑监测

6.1 施工监测内容

监测点在3倍基坑开挖深度影响范围内布置，主要设置周边环境监测和支护体系监测。

6.2 施工监测频率

根据水文地质及设计要求，综合基坑开挖顺序、被保护对象的位置及特性，从基坑降水施工开始监测，至地下结构出±0.00并完成回填结束。

6.3 变形报警值

监测变形报警值指标主要由累计变化量和变形速率控制，累计变化量的报警值不超过设计限值。监测报警值根据土质条件及设计参数合理化设置。

7 施工总结

本基坑属于超大深基坑，周边环境条件复杂，施工安全风险高。基坑整体采用分坑顺作+一道钢筋混凝土支撑体系，四周采用灌注桩+单排三轴搅拌桩做止水帷幕的围护方案。经过多方面的基坑论证和施工方案优化，合理部署施工，信息化监测，安全而有质量地完成了地下结构，降低了对周边环境的影响。

目前项目已顺利完成结构施工，处于竣工交付阶段，达到了安全文明、绿色环保、创优施工的要求，取得了良好的社会和经济效应。项目多种组合围护结构的成功运用，为同类基坑的施工，尤其是大圆环支撑基坑的施工提供了一定的借鉴参考。

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