复杂环境下深基坑绿色施工技术研究

张洁

摘要：本文依托118项目，在城市核心地带的复杂环境下，通过对方案设计、施工环节控制和周边环境监测等方面技術进行研究，将对周边的地铁线路、老旧居民小区、市政管道的影响降到了最低，成功达到了绿色施工的要求。

关键词：深基坑;复杂环境;地铁保护;绿色施工

一、工程概况

118项目位于上海市黄浦区城市核心地带，基坑面积14084㎡，基坑普遍挖深11.5m。项目东侧为吉安路，南侧为复兴中路，西侧为济南路，北侧为自忠路。

项目周边环境十分复杂。项目南侧为地铁10号线的区间隧道，隧道结构的外边缘距离基坑边线最近为24.2m。项目南侧还有三幢保留建筑，距离基坑边线最近处为7.1m，其原址位于本项目场地内部，在本项目施工前，将三幢房屋移位至目前位置。房屋进行移位前，先在新址打设灌注桩，浇筑底板，再将保留建筑移位，移位后将对保留建筑进行修缮和改造。项目东侧为老旧居民小区，一般为2～3层，浅基础，距离本工程基坑边线最近处为21.4m。此外，在项目周边有大量煤气、信息、给水等市政管线。

二、工程特点、难点分析

（一）对控制围护体系的变形和位移要求高

如概况中所述，本工程基坑南侧距地铁10号线隧道区间仅24.2m。地铁隧道的允许变形要求极其严格，施工中各工序的保护施工控制难度极大。

（二）周边管线及建筑物保护难度高

本工程的东侧即为老旧居民小区，南侧有保护建筑，均为浅基础。本工程的基坑挖深达11m以上，不可避免的会对其产生一定影响。除此之外，项目周边有大量市政管线，最近的管线离基坑边线最近仅4-5m，也是施工过程中需要进行重点保护的对象。

三、深基坑绿色施工关键技术

为保证本工程在施工过程中做到绿色施工，将对周边环境的影响降到最低，故本工程从方案设计、施工环节控制和周边环境监测等多方面着手进行。

（一） 方案设计

1基坑分区开挖

本基坑局部进入地铁50m控制线，考虑到本工程基坑施工将面临严格的地铁区间隧道保护要求，围护结构设计以保护地铁区间隧道的正常运营和满足地铁保护指标要求为目标，采取“分区顺作、由远及近”的方案设计。将基坑分为两个分区，其中靠近地铁的分区为地下一层区域，挖深为7.1m。远离地铁的分区为地下二层区域，挖深为11.50m。基坑分区如下图所示。

基坑分区施工遵循离地铁“由远及近”的开挖顺序，即首先施工地下二层区，待其地下室结构顶板施工完成后，再开挖地下一层区。

2、 围护结构加强

1）地下一层区靠近地铁一侧围护结构采用?900的钻孔灌注桩作为围护结构，桩径及桩长均比常规设计适当加大。

2）考虑到地下二层区域南侧及东侧采用地下连续墙更有利于基坑的变形控制、地下水控制，更能有效地保护地铁隧道及居民楼的安全，地下二层区南侧及东侧围护结构采用了刚度大、整体性好、变形小的地下连续墙作为围护结构。

3）加深地下连续墙入土深度：考虑到南侧地铁隧道区间的变形控制要求，将地下连续墙进入可靠的持力层一定深度，提高抗隆起稳定性，减少了基坑外侧土体向坑内移动的趋势。

4）槽壁加固：为减小地下连续墙施工对周围环境的影响，同时确保地下连续墙施工质量，在地墙外侧、内侧采用了三轴水泥土搅拌桩作为槽壁加固。

5）坑内加固：在地铁保护区范围内采用搅拌桩裙边加固，同时选用了挤土效应小，加固效果好的三轴水泥土搅拌桩作为加固桩。

6）水平支撑设计：在支撑体系布置形式中，选择了支撑刚度较大、受力简洁的“十字对撑”的布置形式。减小围护体系的位移。

（二） 施工环节控制

1、围护体系施工参数的控制

1）槽壁加固及地基加固施工

在槽壁加固施工前，考虑在远离地铁侧（同时也需远离周边建构筑物处）进行非原位的试验桩施工，试验桩不小于3组，并在距离三轴搅拌桩试验桩6m位置处布设土体测斜管，测点数量及深度与三轴水泥土搅拌桩组数及桩长相对应。通过试验了解三轴水泥土搅拌桩在不同施工参数下对邻近土体的影响，并通过试验优化施工参数，以减少三轴水泥土搅拌桩成桩施工的挤土影响。

同时根据试验数据，调整相应施工参数，并在满足三轴水泥土桩施工对周边土体（6m处）的挤压影响小于2mm后，报告地铁监护部门并取得同意后，方能在下一阶段施工。

邻近地铁侧三轴水泥土搅拌桩施工考虑先行施工邻近地铁侧，使土体挤压方向与隧道反向;同时沿基坑边按做2组跳4组跳仓施工;施工尽量放在晚间进行，避让地铁运行时间，控制施工速率，减少挤土效应，降低对隧道的扰动;并严格控制加固钻进速度及搅拌压力。

2）地墙施工

在地墙施工前，先进行一幅非原位的试成槽施工，并通过试成槽施工对泥浆性能、垂直度、槽壁稳定等掌握第一手资料，并根据试成槽数据对各项参数进行调整;

成槽时，槽段按做1跳4的次序进行，控制泥浆比重为1.2～1.25，并在混凝土浇筑前对泥浆进行换浆处理，泥浆比重改为1.15左右;邻近地铁侧地墙施工时，缩短单幅槽段的施工时间，提高施工效率，减少槽段空闲的时间。

2、土方开挖控制

本工程土方根据围护支撑情况基坑土分三层开挖，第一及第二层皆挖至支撑底，第三层挖至基坑底，同时遵循“分层、分块、尽早形成支撑或底板”的原则，将基坑每层土方分成若干块按次序进行开挖。

1）施工流程

第一层土开挖 →中心标高-2.05m支撑及栈桥随挖土施工→第一道支撑及栈桥养护→第二层土方分块开挖 →中心标高-8.10m支撑施工→第二道支撑养护→第三层土及深坑土方开挖、浇垫层 →桩基验收 →底板施工并养护。

2）第一层土方开挖

第一层土方采用大开挖，场地由西向东进行退挖。每一区块土方开挖至第一道支撑底标高随即浇筑支撑。

3）第二层土方开挖

第二层土方采用分块盆式开挖，土方分4个区按顺序进行。第二层土方开挖时，根据塔楼所处位置及业主进度要求，首先开挖场地中部，紧跟着进行支撑施工，在对应位置支撑砼施工期间，开挖场地相邻中部的东西两块，尽快形成对撑，待对称养护达到设计要求后，进行相邻中部南北两侧土方开挖，同样以先形成对撑为前提，最后进行角部区域的开挖及支撑施工。

4）第三层土方开挖

第三层土方分按照后浇带分区由东北向西南进行开挖。

3.2.3 降水施工控制

1）降水形式分析

本工程基坑开挖深度影响范围内土层以淤泥质粉质粘土为主，含水量较大，处于饱和状态。因此，需有一定时段的预降水方可保证土体达到基坑开挖要求。

基于以上场地地质条件和水文条件，降水设计采用真空深井进行潜水的疏干降水和深层降水。真空深井即在深井中用真空集水、水泵抽水，以达到基坑降水和土体排水固结，便于土方开挖的目的。由于深井的特殊结构，使真空能作用于地表以下各土层，将土层中自由水充分吸取，汇集于深井之中，由深井内水泵排出，降水效果特别好;同时，土体由于自由水充分排出，在重力作用下，土体孔隙比减小，提高了土体强度，对工程施工安全和环境保护均十分有利。

2）布置原则

降水井数目根据基坑面积按单井有效抽水面积A（经验值为200㎡）来确定。采用多级滤水管，疏干井加真空的措施，以确保每口井的出水量。

真空疏干井的滤管设计与施工相结合。真空疏干井要结合土层性质和施工挖土的实际工况开启真空泵，为了和施工相结合，在设置真空疏干井的滤管时要考虑开挖后切割井管与支撑的相对位置关系，以保证在支撑施工的过程中实时有效的施加真空压力。

3）疏干运行工况

疏干降水提前20天加载真空负压开始运行，以保证开挖范围内土方的干开挖。

在降水前，首先施工坑外潜水位观测孔。潜水水位观测孔施工完成后及时开启疏干井进行疏干降水。一般正常情况下，疏干井基本保持24小时连续抽水。出现降水异常时，根据需要进行调整。

本工程采用真空泵抽气、潜水泵抽水的方法降低潜水位，每3～4口井配备1台真空泵，每口井单用一台潜水泵，要求潜水泵的抽水能力应满足单井的最大出水量，潜水泵和真空泵同时开启。

（三）周边环境监测

1、施工监测布置

在邻近地铁一侧围护结构中每一定距离设置一根测斜管进行监测。积极同隧道监测单位联系，及时获取隧道内部自动监测的最新数据，并根据监测数据对施工参数进行及时调整以保证及隧道变形在规范、设计要求范围内。

1）地下连续墙测斜管埋设

在地下连续墙施工时，将外径70mm、内径59mm的PVC测斜管绑扎在设计位置的钢筋骨架迎土面一侧，底部用专用盖密封，接头处用套管衔接并用自攻螺丝拧紧，同时用胶布封闭，随钢筋骨架下在围护之地墙槽内。测斜管长度底部及顶部略短于钢筋骨架长度5cm。测斜管内的十字导槽必须有一组垂直于基坑边线。围护压顶圈梁开挖面上下各0.5m位置的测斜管外侧加Φ108PVC套管保护。当钢筋骨架整体安置于地墙槽壁完成后，在测斜管内灌注清水以防止可能的泥浆渗入并用专用盖密封。需注意的是，测斜管埋设的位置应尽量避开混凝土浇筑用导管预留口，以保护测斜管不会因混凝土的浇筑而受到破坏。

2）钻孔灌注桩测斜管埋设

在基坑围护钻孔灌注桩施工时，将外径70mm、内径59mm的PVC测斜管绑扎在设计位置的钢筋笼侧边位置，顶底用专用盖密封，接头处用套管衔接并用自攻螺丝拧紧同时用胶布密封，随钢筋笼下在钻孔灌注桩内。测斜管底部及顶部均略短于钢筋笼长度约5 cm，同时应保证测斜管内的十字导槽必须有一组垂直于基坑边线，围护压顶圈梁开挖面上下各0.5m位置的测斜管外侧加Φ109P VC套管保护。当钢筋笼整体安置于钻孔中完成后，在测斜管内灌注清水以防止可能的泥浆渗入并用专用盖密封。

2、信息化施工管理

委托专业监测人员每天进行监测，保证地铁隧道的沉降量及整个工程施工期间的总沉降量满足规范及设计要求，一旦超过警戒值立即报警，并通过信息管理系统通报各个相关单位，安排专项事故处理小组迅速作出反应。

3、重点工况下监测加强

在施工到对周边环境影响较大的工序时，如土方开挖，支撑拆除等，即对周边围护、管线等的监测进行加强，一旦发现异常情况立即停止施工，并根据异常情况及时采取措施，避免情况进一步恶化。

三、结语：

从方案设计、施工环节控制和周边环境监测多方面着手，通过多种手段的综合运用，如在临近地铁及老旧小区的基坑侧采用地下连续墙，加强地下连续墙埋深等，在城市核心地带的复杂环境中，有效的控制了深基坑的變形，将施工对周边环境的影响降到了最低。

参考文献：

[1]郭嘉凤.某雨水泵站深基坑降水工程施工技术研究[J].绿色环保建材，2019（03）：147-148.

[2]刘海锋.建筑工程中深基坑支护施工要点探讨[J].科技风，2019（08）：106.

[3]陈飞，朱茂国.监控量测对地铁明挖深基坑施工的指导作用[J].天津建设科技，2019，29（01）：31-33.

[4]代雪梅.某深基坑工程基于监测成果的变形分析[J].重庆建筑，2019，18（02）：37-39.

[5]李波.对建筑工程中的深基坑支护施工技术的思考[J].工程建设与设计，2019（01）：229-230+233.