复杂环境地段深基坑施工方法与控制技术探析

孙百新

（浙江省一建建设集团有限公司，杭州 310000）

1 引言

面对大中城市建筑居住人员密集，交通流量较大的环境下，对大型公共建筑的深基坑施工技术问题提出了更高的要求。深基坑关键施工技术的施工方法与控制，直接影响着建筑工程的经济造价及建筑物的安全性，也对社会有一定的影响[1]。因此，做好复杂环境地段区域的深基坑施工管理与技术控制，能够更快更好地提高施工效率，对确保工程施工质量和安全有着十分重要的意义。

2 工程实例

2.1 项目设计概况

前滩07-02 地块项目位于上海市浦东新区，项目用地面积10 077 m2，总建筑面积56 523 m2，其中地下建筑面积25 323 m2，地上建筑面积31 200 m2。本项目主要由3 栋单体建筑组合而成，功能为办公及商业配套用房，地下3 层为车库及设备用房。

2.2 项目周边环境情况

基坑北侧前耀路离基坑围护内边线为28.6 m，西北角耀龙路桥离基坑围护内边线距离约27 m；西侧外为耀龙路辅道，基坑围护内边线距离该侧用地红线约5.0 m；南侧外为林耀路，距离用地红线外为宽约12 m；东侧为学校，学校离基坑围护内边线约21.5 m。详情如图1 所示。

图1 基坑与周边环境总平面布置图

本项目的地下3 层深基坑工程中，通过对周边的环境分析研究，在确保耀龙路桥运行安全和学校场所建筑物安全的条件下，对基坑支护、土方开挖、地下结构施工等精心设计，周密布置安排各道施工工序，并与各相关方紧密配合，采取相应的技术手段和管理措施，最终地下结构工程施工顺利完成，有效地保护了基坑及周边环境和安全。

3 深基坑施工重点难点

1）项目施工场地小，交通组织及总平面布置困难：地下室外墙边线距红线仅3.8 m 左右，基坑几乎占满用地范围，如何组织好现场各施工阶段交通和场地布置，做好施工总平面布置的动态规划是本工程一大难点。

2）基坑开挖深度较深，周边环境复杂：本工程地下室开挖深度在14.45 m 左右，东侧邻近学校；西北角为耀龙路桥，另外周边存在着众多管线，因此，地下室施工存在一定的风险。

3）现场地质情况复杂，文明施工要求高：拟建场地存在多个暗浜、市政管线，且周围建筑物紧临基坑红线，对周边环境保护工作，文明施工难度较大。

4 深基坑工程主要施工技术措施

为了更好地解决本工程施工中遇到的难点及问题，在施工过程中采取相应技术和管理措施，确保工程质量和安全，具体如下。

4.1 总平面布置规划

1）为了在施工期间保持材料运输等车辆进出顺畅，本工程在场地东侧、西侧及南侧均设置一个出入口大门，并安装冲洗设施和门禁系统。

2）办公室及食堂选用集装箱活动式临设，搭设于场地北侧空余区域，并根据施工现场进度情况调整临设位置；考虑到现场场地条件的局限性，生活区部分采用外借等方式解决；现场材料及仓库选择在基坑周边位置。

3）现场按规定设置“五牌二图”、消防设施和宣传栏等设施。

4）施工道路及场地：基坑四周及主要道路采用硬化处理；挖土阶段主要依靠混凝土栈桥板作为施工道路。

5）施工排水：沿施工场地四周做排水沟及窨井，通过三级沉淀池后排入场外市政排水管网。

4.2 施工机械配置选择

采取钻孔灌注桩GPS-10 型及JB170、JB160 型三轴搅拌桩工程钻机；塔吊拟选用起重性能QTZ315 的塔式起重机，塔吊基础采用钻孔灌注桩+格构柱+钢筋混凝土承台；其他汽车吊临时进出配合吊装施工。

4.3 基坑围护工程施工技术

1）采用地下连续墙作为挡土结构，具有抗弯刚度大、整体性和防渗性能好、成槽施工对周围环境影响小以及能适应各种土质条件等特点。

2）混凝土水平支撑能有效地控制地下连续墙的侧向变形和墙后土体的沉降，保证墙体的侧向位移在地下室使用允许范围内，保证临近道路、地下管线以及邻近建筑物的安全和正常使用。在压顶梁标高做一圈梁板结构，作为施工栈桥兼施工场地，方便施工。

3）三轴搅拌桩用于内、外侧槽壁加固、坑内加固，外侧三轴搅拌桩作为止水帷幕兼外侧槽壁加固，内侧采用三轴搅拌桩作为槽壁加固[2]。

4.4 基坑降水

基坑降水采用疏干井37 口、降压井兼坑内承压水观测井8 口、回灌井兼坑外承压水观测井17 口，使地下水位位于开挖面0.5～1.0 m 以下。

4.5 土方工程施工

挖土采用EX-100 挖机4 台、长臂挖机3 台，土方运输车辆18 辆配合施工，土方开挖时间与周边11-01 地块同步施工。本工程土方开挖垂直方向分为3 层进行开挖。开挖顺序均采用分块开挖，支撑、垫层分块随即形成的方式。垫层、底板施工紧随挖土进行。由于本工程周边存在建筑物以及地下管线，整个基坑环境比较复杂，因此，对第二层土方进行分区分块开挖。整个土方开挖遵循分层、分块、留土护坡、对称、平衡的原则，按照分区图进行施工。

第1 层土体开挖：从地面至第1 道支撑底，标高范围为-0.50～-1.70 m。

第2 层土体开挖：从第1 道支撑底至第2 道支撑底，标高范围为-1.70～-6.80 m。

第3 层土体开挖：从第2 道支撑底至第3 道支撑底，标高范围为-6.80～-11.65 m。

第4 层土体开挖：从第4 道支撑底至基础底，标高范围为-11.65～-14.45 m。

土方开挖遵循原则：

1）土方开挖前提是围护墙、围檩、土体加固达到设计强度，且基坑预降水达到开挖面深度以下0.5 m。

2）基坑内的深坑必须在普遍区域的垫层形成并达到强度后，方可进行开挖。

3）土方开挖严格控制挖土量，严禁超挖。分层分段分块放坡开挖时，必须严格控制边坡坡度，开挖面的高差应控制在3 m 以内。

4）开挖基坑周边10 m 范围内堆载不大于10 kN/m2，施工总荷载不大于20 kN/m2。

5）挖土过程中严禁机械碰撞围护墙、工程桩、支撑和井点。

6）专人指挥挖土，严禁超挖，基坑开挖时机械挖土宁浅勿深，并经常复测坑底标高。基底土层最后20 cm 采用人工扦土，确保基底表面平整、垫层厚度均匀。土方开挖至基底要及时组织浇捣垫层混凝土。

7）土方开挖期间必须每天进行坑内承压水水位观测与记录，及时按需抽水。

8）委托专业单位实施基坑监测，实行信息化施工，根据监测数值及时采取预防措施，确保基坑和周围建筑物、地下管线的安全。

4.6 基坑施工时对耀龙路桥的保护措施

本工程西侧为耀龙路辅道，基坑围护内边线距离该侧用地红线约5.0 m，用地红线外为宽12 m 的耀龙路辅道，耀龙路辅道西侧为耀龙路，基坑围护内边线距离道路红线约27 m。前滩11-01 地块西侧为道路为桥的接坡段，前滩07-02 地块项目为桥梁斜坡段。07-02 地块基坑与耀龙路川杨河桥引桥段相对位置图如图2 所示。

图2 07-02 地块基坑与耀龙路川杨河桥引桥段相对位置图

基坑工程设计对桥梁保护的重点在于：基坑开挖深度较深、环境保护要求等级高、水文地质条件复杂、工期要求高。针对以上保护要求，基坑设计方案采取了以下关键技术措施：

1）在临近基坑西侧采用刚度较大的地下连续墙进行挡土，靠近桥梁保护区域增加地下连续墙插入深度，地连墙采用十字钢板双侧铁皮防绕流、双片式接头箱固定钢筋笼的接头施工方案，对控制基坑变形，提高基坑稳定性有较显著的作用。

2）地下连续墙两侧设置槽壁加固，控制基坑成槽期间基坑变形。

3）基坑内设置被动区裙边加固，有效地控制基坑施工过程中围护体系的变形，更有效地保护了桥梁的稳定及安全。

4）基坑设计采用了3 道钢筋混凝土内支撑，并采取了以对撑为主，结合边桁架+角撑的支撑体系，传力简单、明确、可靠，保证围护体稳定具有重要作用。

5）基坑开挖施工，土方开挖遵循先支撑后开挖的原则，分层分块按照既定次序开挖。保护桥梁附近的区域应该在48 h内进行支护，减少暴露时间，垫层应随开挖一起浇筑，从开挖到基坑底部12 h 内浇筑。垫层浇筑后，底板的钢筋应及时绑扎，控制底板浇筑时间，减小对桥梁侧的影响。基坑施工时，施工机械、土方车等均不允许停靠在临近桥梁侧，最大限度地减少施工机械对保护桥梁的不利影响。

4.7 基坑东侧学校保护技术措施

由于基坑开挖深度为14.45 m，学校位于基坑开挖的影响范围内，因此，基坑施工会对学校周围土体产生扰动，引起的土体内应力变化，可能导致学校周边产生位移、变形。为尽量避免或控制基坑施工对学校产生此类不利影响，在基坑施工过程中对学校进行保护，在学校主体部位及周边环境设置监测点，便于定时与不定时监测，如发现报警立即采取应急处治措施。学校保护分为3 个阶段：第一个阶段为桩基施工阶段，主要监测围护桩和工程桩施工阶段学校周边环境及学校本身产生的竖向及水平位移变化；第二阶段为基坑土方开挖阶段，该阶段主要是基坑开挖过程中，对学校周边环境产生应力释放，导致学校沉降、竖向和水平变形，监测分析这些变形是否满足设计要求，同时监测基坑本身变形是否满足设计要求；第三个阶段为基坑回筑过程，回筑过程中，支撑拆除基坑应力释放，这是基坑变形最大的阶段，在该阶段，如何控制周边环境的变形在可控范围内，是学校保护的主要任务之一。

4.8 深基坑监测控制

本工程实施信息化施工，具体监测内容包括：围护结构测斜；围护结构顶部隆沉与位移；坑外地表沉降；坑外土体测斜；立柱隆沉；坑外潜水水位；支撑轴力；周边建筑物、市政设施及管线监测；基坑塔吊基础。

1）监测频率：根据相关规范要求及以往类似工程的经验，并经设计确认，基坑开挖前，1～2 次/周；基坑开挖到底板浇筑完成后3 d，1 次/d；支撑拆除到拆除完成后3 d，1 次/d；底板浇筑完成后3 d 到基坑回填期间，2～3 次/周。

2）如果因为本工程施工，有下列情形发生，工程应暂缓施工，查明原因，采取措施后方能继续施工：路面沉降超过30 mm；周边房屋变形超过报警值。

3）本项目在基坑工程施工中进行了全过程监测管理，各项监测指标正常，检测数据均在允许范围以内，符合设计及规范要求，基坑及周边建筑物无明显变形现象。

5 结语

通过本工程施工的实践总结，解决复杂环境地段深基坑施工中存在的问题，从项目总平面布置策划、施工技术方案编制、施工机械配置选择、各道施工工艺严格把关、对基坑监测管控等方面进行控制，并结合现代新工艺、新技术创新应用，从而在确保施工安全、质量的前提下，顺利完成地下结构工程的施工任务，实现了文明施工，绿色环保的目标，为企业和社会创造了较好的效益。