复杂环境下清障施工方案的选择及其对基坑安全性的影响

朱体瀚 余 俊 穆昭荣

浙江上嘉建设有限公司 浙江 嘉兴 314000

围绕老旧城区改造进行的城市更新建设项目，不可避免地需要对地下已有的一些废弃结构物进行清障处理，主要包括市政管线、桩基础、废弃混凝土结构甚至大块抛石等，对新建工程的施工都造成极大的困扰，这些地下障碍物清除方法的选择实施对整个工程的顺利施工都有着关键影响。

现有的清障技术主要包括人工清障、爆破清障和机械清障，而对于软土中心城区地下开发而言，机械清障因其施工效率高、安全度好等优点被广泛应用。机械清障又可分为破碎清障、无损清障这2种，其中破碎清障施工对周边环境变形影响较大，采用无损清障配合针对性的施工工艺，可以很好地适用于周边环境复杂且变形控制要求较高的工程中[1]；上海外滩通道综合改造工程重点对比了全回转套管CD机和FCEC全回转清障法的特点，最终选用FCEC全回转清障法完成PHC桩和钻孔灌注桩的清除，保证了工程的顺利进行[2]；同时，施工监测表明，采用全套筒钻机进行深层清障施工，能够控制邻近构筑物的沉降变形[3]。

本文结合嘉兴市南湖区景湖路及地下空间共享工程，在进行SMW工法桩施工过程中发现下方存在局部障碍物，在进行清障处理作业中，基坑本体开挖已初具规模，清障施工会对基坑本体的安全性产生一定影响。因此，在清障过程中需对邻近的围护结构变形及钢管桩轴力进行全过程监测，以此作为清障施工的安全性评价指标及预警依据。

1 工程概况

1.1 工程场地位置概况

本工程位于嘉兴市南湖区景湖路-纺工路交叉口，北侧为南湖湖滨提升工程项目二期酒店项目，采用1层地下室，原围护形式为钻孔灌注桩/SMW工法桩＋1道混凝土支撑（局部重力坝内插型钢）；南侧为拟建人才公寓；西侧为嘉兴市南湖湖滨区改造提升工程（南湖书院），采用1层地下室，地下结构即将完成顶板，原围护形式为钻孔灌注桩＋3轴搅拌桩止水＋1道混凝土支撑（局部放坡＋钢板桩）；东侧为已建纺工路为嘉兴市主干道，管线密布，车流、人流密集，且正在进行有轨电车线路施工；邻近建筑众多，周边环境复杂，施工周期短。

1.2 障碍物类型及清障方案选择

本项目SMW工法施工过程中，遇不明地下障碍物，型钢插入受阻。经物探，初步推断为既有防空洞，推断防空洞位置如图1所示。

图1 防空洞位置示意

查询现有资料，该防空洞埋深约为10 m，防空洞底板深15 m，无钢筋。由于该区域对接下来的工法桩施工会有影响，所以需对该区域进行清障处理。由于本工程只有125个日历天，工期紧张、任务重，为满足以上要求，拟采用旋挖施工清障方案。

2 清障方案及工艺流程

2.1 清障施工方案

本工程采用旋挖施工清障，根据现场探测情况，每根桩清障深度大概8～13 m。本工程清障总计53根，每根清障直径1.5 m，边清障边采用现场三轴置换土回填。该工艺具有定位快捷准确、铅直精度高、施工速度快、噪声低、无污染等优点。

旋挖清障施工过程中应跳孔施工。清障施工前，进行详细的技术、安全和管线交底工作；地下清障前对施工区域内的管线进行排摸，确认其与地下障碍物之间的关系，以便及时采取搬迁或保护措施；根据所放样的桩位，组织测量人员对桩孔的平面位置进行现场放样，并对其标注编号，保证桩位的准确性[4-10]。

2.2 清障施工流程

根据建设单位提供的桩图纸资料，用全站仪测定每个桩孔位置→根据测量的桩位并请总包监理核认→清障旋挖钻机就位→旋挖钻进地下清障→回填土密实→移机下一个孔位。局部清障现场施工如图2所示。

图2 局部清障施工现场

清障旋挖钻机采用筒式钻头，钻头底部镶嵌锯齿型钛合金刀头，施工时在孔内将钻头下降到障碍物以下50 cm，转钻头并加压，旋起的石块挤入钻筒内，石块挤满钻筒后，反转钻头，封闭钻头底部并提出孔外，然后自动开启钻头底部开关，将清理的孔内障碍物倒出清运。

清障旋挖钻机就位前应对钻机各项准备工作进行检查，钻机安装后的底座和顶端应平稳，就位核对好中心后，开始钻孔。首钻应先缓慢加压钻进。在钻进过程中，钻机不能产生位移或沉陷，否则应及时处理。

障碍物清除并达到原状土后，即进行孔内黏土回填。采用挖机及人工配合回填。每个桩孔回填至地面以下50 cm。

1）土方选用现场三轴置换土进行回填。

2）土方不应夹杂有毒、有害物质，不得夹杂石块。

3）在回填之前，专职质量员应检查基底是否有积水并及时组织排水。

4）土方回填过程中，应严格按照规范要求，进行分层分皮回填，每次回填厚度以300 mm为最佳，并在回填之前对土方含水率进行测定，使其含水率达到回填最佳密实效果。

5）每层土方应采用夯实机进行夯实，夯实次数不得少于3次。

6）土方回填应由低向高并遵循对称回填的基本原则。

现场清理出的障碍物由甲方委托专业土方单位直接清理外运。

3 清障施工对邻近基坑施工的影响

考虑到现场条件，由于地下障碍物的发现时间比较晚，此时主体基坑开挖已陆续开始，首道混凝土＋局部钢支撑也已施作完成，相应的监测点位布置也随着结构施工同步完成，不具备增设监测点位的条件。选择与清障施工位置最为接近的3个已有监测点位（CX1、Z1、Z9），如图3所示，通过这3个点位的实测数据，分析清障作业对基坑本体施工安全的影响。

图3 局部测点布置示意

本基坑为二级基坑，根据设计单位要求，以及DG/T J08-2001—2006《基坑工程施工监测规程》等有关规范规程，相应报警值要求如表1所示。

表1 基坑监测报警值

监测结果显示，对于钢支撑，2月17日进行预紧力施加，在应急清障施工当天（2月21日），钢支撑的轴力出现微弱增加，从467 kN增加至485 kN，随后钢支撑轴力基本不发生变化，甚至略有下降；对于混凝土支撑，因其与应急清障位置相对更为接近，因此混凝土支撑的轴力出现明显增加，从开始的14 kN增加至195 kN，随着清障施工的完成，保持在282 kN，后续随着基坑本体的开挖，混凝土轴力将继续增加。总体而言，清障对支撑轴力的影响相对较小。

清障前，邻近位置的测斜管CX01数据曲线（图4）基本呈现悬臂式形态，最大数值出现在SMW水泥土墙上，约为4.3 mm；应急清障当天，测斜管CX01数据曲线出现明显增大，尤其是地下障碍深度8～13 m位置，出现侧向鼓肚子变形，变形峰值出现在地下8 m，约为7.2 mm；清障后，侧向变形仅有少量增长，变形峰值增至8 mm左右。由此可见，清障对围护结构的侧向影响不容忽视，后续基坑本体施工过程中应加强控制，避免围护结构变形超限。

图4 围护测斜CX01测点数据变形曲线

通过分析说明，清障施工对钢支撑轴力影响较小，对混凝土支撑反应灵敏，但一旦清障施工完成，无论是钢支撑还是混凝土支撑的轴力都逐渐恢复到清障施工以前。而对于围护结构的侧向变形，清障深度范围内（8～13 m）的侧向变形增长较大，其余位置变化较小。但整个监测数据表明，清障施工对基坑本体的安全性影响均处于可控安全的状态。

4 结语

在背景工程基坑的SMW施作过程中，临时发现下方存在障碍物，需采用旋挖机进行应急清障。为确保整个清障过程中基坑本体不发生安全问题，对邻近基坑的围护结构变形及支撑轴力进行实时监测，实现全过程施工控制。实践表明，采用旋挖机清障工序简单，成本低，效率高。支撑轴力监测数据表明，旋挖机清障对周边环境影响较小，且清障完成后影响逐渐消失，具备足够的安全性保障。围护结构侧向变形监测数据表明，应急清障对基坑围护变形具有较为明显的影响，但变形处于安全区间，且具备收敛性。