周边环境复杂时基坑施工的管控措施

朱路

（上海张江临港投资开发有限公司， 上海 201306）

随着城市的发展， 周边环境复杂的深基坑越来越多。 文中项目总体设计方案考虑主楼埋深对造价影响， 致使主楼浅、 车库深， 先天存在高差。 同时， 预售条件对主楼的工程形象进度有一定要求， 致使在基坑施工阶段， 处于浅基坑的主楼为关键线路， 处于深坑的地库反而滞后施工。 期间如何协调主楼与车库间施工关系， 成为一项重要工作， 对从业人员提出了更高的要求。 本文结合工程实例， 综合考虑围护设计要点、 工程施工控制、 环境监测等方面， 为类似工程施工提供一定借鉴。

1 工程概况

新顾城0301 -06 地块保障房项目位于上海市宝山区顾村大型居住社区， 东至尚北路、 南至言观路、西至天仁路、 北至瑞丽江路（均为规划待建道路）。本项目规划用地面积约29000m， 总建筑面积76000m。 主要由9 栋17 ～19 层高层住宅+1 层地下车库组成。

基坑规模： 主楼开挖深度2.6m， 车库为鱼骨形，开挖深度4.55 ～4.75m， 主楼和车库间设置连通口，主楼和车库的基础形式均为管桩+筏板。 部分主楼距车库仅1.7m， 高差2.2m。 地库基坑基坑安全等级为三级， 东北角未拆迁建筑环境保护为二级， 其余环境保护等级为三级。 地下稳定水位埋深为0.6m； 场地地貌类型为滨海平原， 大部分地段为农田、 已拆迁建筑，局部有未拆迁房屋。 项目地层特性如下表1 所示。

表1 地层特性简表

2 围护设计方案关键点

围护结构设计主要采用放坡及水泥土重力式围护墙的形式（东北角未拆迁房屋处采用搅拌桩内插H型钢围护， 并设置一道钢角撑）。 其关键点为： 主楼与地库高差采用放坡围护时， 主楼施工时的脚手架应采用外挑脚手形式； 同时， 地下车库底板施工前， 主楼最多只能施工至地上三层； 地下车库墙板与主楼之间回填密实前， 主楼最多只能施工至地上六层， 并根据监测数据做相应调整； 基坑回填时主楼南北两侧的土方应对称回填（见图1、 图2）。

图1 项目基坑平面布置图

图2 基坑典型剖面图

3 实施期间主要措施

3.1 组织措施

牢固竖立建设单位是工程质量首要责任的理念。正式施工前， 召开专题讨论会议， 在贯穿围护设计理念的前提下， 确定整体施工部署。

3.2 管理措施

在实施前， 充分听取各方意见， 博采众长， 统一思想， 明确目标。 在实施过程中， 及时纠偏。 提前预判关键点， 加强该关键点的管控。

3.3 经济措施

建设单位编制资金计划需求表， 做好工程款支付工作； 总包单位编制人、 材、 机需求表， 提前准备。

3.4 技术措施

理清思路， 重视设计交底。 本项目因车库和主楼的距离较近， 且先施工埋深浅的主楼， 后施工深的车库， 并且后续主楼和车库施工时需按设计的意图控制好节奏， 基坑的风险需一直处于可控范围内， 故本项目的设计交底不能流于形式。

根据现场条件， 集思广益的编写减小基坑风险的技术标。 如车库垫层直接浇至围护桩边， 减少基坑暴露的时间， 加快基坑的施工速度。 简化车库底板换撑， 原设计为砖胎模+黄砂回填+换撑板带， 直接改为与车库底板砼整浇， 与上述的垫层浇至围护桩边的道理一致； 常规后浇带约45m长， 尤其是基坑边有落深区域， 如： 集水井、 水泵房等， 在征得主体设计同意的情况下， 在后浇带范围内增加一道施工缝， 即先行浇筑约25m长的底板带， 周期可缩短一半， 收效显著。

同时， 提前筹划现场平面布置， 与基坑实施节奏匹配。 资源优先配置施工周期长的人防车库， 使整个车库出正负零基本同步。 基坑施工期间， 加强监测的动态管理， 及时调整监测部位和频率， 底板浇筑前的监测尤为重要。

4 施工关键点管控主要管控措施

4.1 双轴搅拌桩施工技术要求

搅拌桩采用θ700 双轴搅拌桩设备进行施工。 每幅桩体的搭接长度为20cm。 无特殊说明， 水泥掺量为13%， 水泥浆的浆液水灰比控制为0.5 ～0.6 范围内。正式开钻前需先做比重测试， 经现场测试及监理验收确定后， 具体实施时以比重计测试为控制标准。 如搅拌桩体处于回填土区域或暗浜时， 水泥掺量需增加至16%。 搅拌桩成型后的养护期以28d 为准， 28d 后检测取样的无侧限抗压强度为0.8MPa。 施工前应对设备进行检查： 搅拌头叶片直径按设计70cm， 直径极限值为68cm。 施工过程中， 通过高程换算以控制搅拌桩桩底标高， 其桩底标高极限误差值为10cm， 桩底标高测量以两个搅拌头的中心线为测量参照； 桩位的方位偏差极限值为5 cm， 桩体垂直度的极限值为1/100，基坑外圈的搅拌桩有止水要求， 其桩体垂直度极限值为1/150。

搅拌桩的桩体施工采用二喷三搅工艺： 预搅下沉—喷浆提升—第二次搅拌下沉—第二次喷浆提升—第三次下沉—第三次搅拌提升—完成。 施工前现场应进行工艺性试桩， 监理单位需派专人旁站。 同步详细记录试桩过程中的水泥的使用量、 水灰比的比值、 水泥浆的比重、 其泵送时间、 每次喷浆提升开始及完成时间、 标高控制、 垂直度控制方法等参数。 根据试桩的工艺性记录结果确定后续的施工指标。 试桩共计2根， 取后续施工有代表性同类桩型做工艺性试桩。 搅拌下沉速度控制值为1m/min， 喷浆搅拌提升速度控制值为0.5 m/min； 当施工至于东北角时， 应适当减缓施工速度， 保护待拆迁建筑。 同时通过加强监测和未拆迁建筑物周边观察， 通过监测数据变化及观察情况适时调整其施工速度。 搅拌桩施工应连续实施， 不应停歇， 以不超过12h 控制。 若出现施工冷缝， 在冷缝处的接头旁需加桩补强。

搅拌桩的桩身强度通过现场制作水泥土试块和钻芯取样结合的方法， 合格后方可进行 基坑开挖。

4.2 基坑降水

本工程采用轻型井点降水， 对坑内水进行疏干。降水时间开始的时间在基坑开挖前两周。 土方开挖时， 坑内的地下水位降至基底面下0.5 ～1.0m。 降水井点为降低土方的含水率， 基坑内可利用结构的电梯井、 集水井、 柱下墩等承台做临时明排水之用， 同时增加一定数量盲沟， 具体结合土质情况、 工期、 天气情况自行确定。 基坑排水沟应设置在止水帷幕外边缘0.5m外， 压顶浇筑时， 设置5%的坡， 坡向坑外的排水沟； 根据应急方案落实可靠的防渗应急措施， 防止地表水渗入基坑中， 尤其时基坑开挖后有局部压顶开裂。 预降水和基坑开挖过程中， 根据坑内和坑外地下水监测数据， 调整降水节奏， 做到按需降水， 未拆除建筑处尤为重要。

降水施工过程中， 应按规定操作： 清洗成型滤井， 冲除井底沉渣。 同时应确保降水管周边围填砂砾滤料的灌填质量， 最后以出水为清澈作基准。 若出现井点管出水浑浊， 应及时予以更换。 如需要通过降水来满足施工期间地下室抗浮， 按照主体结构设计要求的时间确定何时停止降水。 根据工程地质与水文资料、 基坑围护设计图纸及周边环境制定详细的降水施工及运行方案。

4.3 结构施工整体部署

根据围护设计意图， 结合实际情况， 总体部署如下： 1） 先期施工主楼， 主楼以三栋为一个流水段，由西向东实施； 2） 主楼施工至正负零后， 主楼暂缓，施工车库； 该做法有两个优势： ①主楼的桩在底板浇筑时连成整体， 增加了其整体性； ②主楼出正负零后， 周转材料周转至其他号楼。 周转材料和工人均形成流水作业， 基本解决了窝工等情况。 参见人员从心理上易接受， 现场较好控制； 3） 车库施工时， 人防车库因涉及人防设备及验收， 时间相对较长， 故资源配置向人防车库倾斜； 4） 车库垫层施工完成后， 主楼开始向上施工。 由于地上结构为装配式， 施工速度不快， 此阶段的主楼外脚手架落于车库外墙垫层与主楼外墙间； 5） 车库底板完成后， 主楼约施工至2 层楼面。 符合围护设计的要求： 车库底板施工前， 主楼最多只能施工至地上三层； 6） 主楼在2 层楼面开始搭设外挑架， 为地下车库施工施工争取了约一周的时间， 期间加紧地库顶板施工； 7） 主楼施工至4 层楼面时， 地库陆续出正负零， 此时， 主楼的外防水和2层以下外脚手架拆除基本施工完成， 开始施工地库外墙防水； 8） 主楼施工至5 层楼面时， 地库开始对称回填。 回填结束后， 开始施工主楼6 层楼面， 符合围护设计的要求： 地下车库墙板与主楼之间回填密实前， 主楼最多只能施工至地上六层。

4.4 土方开挖

校核基础施工图， 包括平面尺寸和坑底标高， 通过之间的关系， 绘制土方开挖图。 明确开挖程序， 严格实行“分层、 分段” 原则， 在此期间， 基坑与搅拌桩上的挂壁泥土及时清除， 减少后期泥土掉落的安全风险。 根据挖机配置相应的操作人员， 修理基底土方和清理余土。 挖机在下一层土体开挖过程中， 挖机增设道板， 减少对基地土体的扰动， 同时对主体的桩有效保护；

基坑开挖时， 挖机严禁碰撞围护桩体。 成型后的搅拌桩体为脆性， 挖机碰撞后， 容易发生断裂和有效截面减小， 故在开挖搅拌桩体附近的土方时， 通过挖机为主， 人工为辅助的措施， 减少此类风险隐患； 严禁超挖， 坑底以上30cm采用人工修土， 开挖面的高差应不应超过2m。 通过分层挖机的配置， 协调上层、下层挖机的数量， 配备合理的操作人员， 及时跟进；基底的垫层应随挖随浇， 直接浇捣至围护搅拌桩边。本项目单体较多， 主楼和车库同时在进行， 基本每天均有砼在浇筑， 故浇垫层砼在材料和泵车方面条件较好， 此方面相对好控制。

5 基坑监测

对周边环境的保护监测和对围护体系的安全监测， 及时预报施工过程中可能出现的问题， 通过信息反馈来指导施工。 故基坑及周边环境监测其主要内容包括： 1） 围护体系的量测： 顶端竖向、 水平位移、测斜。 测斜管应随基坑围护同步埋设； 2） 周边环境位移： 本项目周边管线仅有施工用的临水和临电管线。 临水引入基地后明敷， 临电通过架空紧贴红线后入地， 长度较短， 埋深约80cm， 相对较好处理。 主要是正在建设的主楼竖向位移、 倾斜。 其埋设点及监测频率在随着工程进度一直在跟进及调整； 3） 周边地下水位的观测； 在基坑四周的土体中， 距基坑围护边线外2m处埋设直径为52mm的坑外水位监测孔， 观测井深度6m。 检测井设置时， 先钻孔至设计深度，后将四周带有进水孔的52mm的硬质塑料水位管置入其中， 管底加盖密封， 埋设时在过滤部分外面填中粗砂至进水段上方30cm， 使滤头容易渗水， 管子与孔壁间隙采用回填土泥球和膨润土将空隙填实， 保证接管处不漏水， 其余部分用膨润土封闭直至地面。

监测技术要求： 数据必须做到准确、 完整， 最重要是及时， 监测频率随施工工况及时调整； 如监测数据达到甚至超过报警值应第一时间通报， 在最短时间内采取有效措施进行处理。

6 效益分析

以基坑安全、 同步建设的主楼安全为目标， 通过加强搅拌桩体施工质量、 合理划分施工流水、 有效利用周转材料、 避免现场窝工方面的整体策划， 取得了预期效果。 尽管车库与主楼间的换撑带采用与地库底板砼同步浇筑、 局部落深处的底板后浇带范围内增加施工缝等措施费用略有增加， 但基坑及主楼安全有保障，费用整体可控。 在工期方面， 比原车库回填后再施工主楼的方案提前约一个月， 节约了较大的财务成本。

7 结语

本文基于周边环境复杂时基坑施工的管控措施的问题， 就主楼浅、 地库深， 先施工主楼， 后施工车库， 主楼与车库施工工况多次转换过程中， 如何贯彻围护设计意图， 确保基坑及主楼安全的观点展开分析， 最终经过加强围护的施工质量、 合理调节施工部署， 利用基坑监测技术， 取得了圆满的应用效果。 证明了围护设计方案合理性及按设计工况实施的重要性。