组合围护形式在深基坑施工中的应用

徐一博

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

随着社会的快速发展，人民美好生活的需求日益增长，为满足现代建筑基本的使用功能要求，通常会设置整体连通的地下车库。深基坑工程作为建筑施工中的关键环节之一，其施工越来越受到建筑行业的重视。在保证安全且可靠的基础上，合理且兼顾经济性极为重要，单一的支护形式已经难以满足上述全部要求[1-4]。本文以上海市闵行区某公建项目为例，选定组合围护形式作为基坑围护的施工方案，就基坑施工中遇到的实际问题进行分析，可为类似工程提供相应参考。

1 工程概况

工程建设用地位于上海市闵行区华西路金都西路，用地北侧为马扎克厂区，场地西侧为老紫江河，东侧及南侧为规划建设中的其他项目。项目用地整体呈矩形，东西向约长129 m，南北向约长203 m，基坑面积为19 970 m2，基坑普遍挖深为5.6 m。本项目由3栋塔楼、裙房及1层地下车库组成。

2 围护方案设计

2.1基坑特点分析

1）地库外墙距离用地红线仅4 m左右，使得围护结构用地空间紧张，对围护选型产生部分限制。

2）基地周边邻近工业厂区及河道，影响基坑开挖及围护结构施工，且场地内分布的浅层粉质土透水性强，对基坑工程防渗漏功能提出相当大的挑战。

3）建筑工程体量大，工期较为紧迫，基坑方案选型需要结合场地、工期等各项因素综合考虑，合理进行施工流水组合和施工进度安排。

2.2基坑围护方案设计

基坑围护方案的设计关系到土力学中强度和稳定等问题，并且应根据项目的实际情况进行仔细计算和论证。为确保基坑周围建筑物、管线、道路安全，施工过程中不仅要保证边坡的稳定，而且要满足变形控制的要求。

综合分析基坑平面、开挖深度、地质条件，充分考虑环境及工程造价等因素，结合稳定性分析计算成果，经过专家评审论证，选定方案如下：西侧采用水泥土重力式围护墙结构（φ700 mm@500 mm双轴水泥土搅拌桩），北侧采用三轴搅拌桩＋套打钻孔灌注桩的形式，东侧及南侧采用SMW工法桩＋φ609 mm斜抛撑的形式，SMW工法桩采用φ850 mm@600 mm三轴搅拌桩内插H500 mm×300 mm×11 mm×18 mm型钢，具体围护方案见图1。

图1 围护方案示意

2.2.1 西侧临河区域

西侧临河区域环境保护等级三级，附近无保护性建筑且满足放坡要求，结合经济性及工期要求，采用水泥土重力式围护墙结构。同时为有效减小围护的变形和位移，以及减小长边效应影响，对基坑周边被动区土体进行加固，并在迎坑面插入H500 mm×300 mm×11 mm×18 mm型钢，有效提高了围护结构的整体刚度。

2.2.2 东侧及南侧区域

东侧及南侧区域周边邻近园区交通道路，基坑边距离红线仅4 m，无法满足放坡条件，并且存在多处暗浜不良地质条件，该区域采用三轴水泥土搅拌桩＋φ609 mm斜抛撑的围护体系，采用双轴搅拌桩对坑内被动区土体进行加固。该区域坑边留土后挖，利用先期施工底板设置牛腿，并开槽设置φ609 mm斜抛撑，待斜抛撑体系形成后再进行坑边挖土。三轴水泥土搅拌桩施工工艺较为成熟，对周围环境影响较小，围护桩刚度较大，抗变形能力强；坑内支撑体系采用角撑结合边桁架的平面布置形式，便于组织土方开挖、加快流水施工速度，有效地缩短施工工期。

2.2.3 北侧临厂房区域

基坑北侧临厂房区域，环境保护要求三级，基坑边线距离红线近，为减少基坑开挖期间围护变形对已建厂房的影响，该区域原计划采用SWM工法桩内插H型钢的围护形式，经过专家评审后采用三轴搅拌桩内套钻孔灌注桩的围护形式，并在水平方向设置混凝土圈梁及混凝土角撑，形成一种复合支护体系，能有效增加围护体系的抗侧刚度，从而提高围护结构整体的抗变形能力，最大程度降低基坑开挖对已建厂房的影响。

3 基坑土方开挖流程

结合基坑的围护形式，西侧重力坝刚度较小，且长度较长，分成4段开挖；北侧三轴混凝土搅拌桩内套打钻孔灌注桩，刚度强、围护距离短，分成一段开挖；东侧及南侧三轴水泥土搅拌桩＋φ609 mm斜抛撑，必须先撑后挖，各分一段开挖。基于以上分析，本工程基坑土方开挖分为5块依次进行开挖（图2）。

图2 挖土流程分块

1）北侧套打区域刚度最大，因此最先进行挖土（图3～图5）。

图3 北侧套打区域挖土流程

图4 北侧套打区域围护剖面示意

图5 北侧套打区域围护变形数据

由图5可得出，基坑变形大小为：北侧＜东侧＜西侧，基本符合方案设计要求。

2）由于东侧及南侧斜抛撑安装需要先设置牛腿，所以需要先完成靠西侧底板（图6～图8）。

图6 西侧临河区域挖土流程

图7 西侧临河区域围护剖面示意

图8 西侧区域围护变形数据

由图8可得出，在基坑分块3侧插入型钢有效提高了围护的刚度，减小该处基坑变形，基本符合方案设计。

3）东侧及南侧区域须等斜抛撑安装完毕，再进行挖土坡（图9～图11）。

图9 东侧及南侧挖土流程

图10 东侧及南侧区域围护剖面示意

图11 东侧及南侧区域围护变形数据

综合上述基坑变形数据图，可得出基坑变形大小为：北侧＜东侧及南侧＜西侧，基本符合方案要求。本次基坑围护设计达到预期效果。

4 结语

在整个基坑施工过程中，第三方监测机构对基坑进行了全方位追踪监测。结合相关的监测数据可总结如下：

1）针对基坑变形要求较高的部位，可采用三轴混凝土搅拌桩内套打钻孔灌注桩的围护形式进行施工，该围护形式刚度大、形变小、安全性高，可减少对周围环境的扰动。

2）针对周边环境简单、基坑变形要求不高的部位，可采用三轴水泥土搅拌桩＋φ609 mm斜抛撑的围护形式进行施工，该围护形式刚度较大。

3）针对基坑变形要求较低的部位，可采用水泥土重力式围护墙的围护形式进行施工，该围护形式虽然整体刚度相对较低，基坑变形相对较大，但是较为经济。

本项目在确保基坑安全性的前提下，通过分析基坑特点及周围环境特征后，施工前对设计方案进行了充分论证，采取了多种围护结构形式的组合运用。在基坑开挖施工过程中，所取得的数据能可靠反映施工所造成的影响，基坑施工完成后变形数据在设计可控范围内。多种围护形式在深基坑中的应用，不仅满足基坑的安全要求，又完成了预定的工期及经济指标，可为今后类似工程提供一定的参考经验。