砂性地質區深基坑工程設計研究

中船第九設計研究院工程有限公司 上海 200063

1 工程簡介

怡富苑位于上海市楊浦區，北臨國順路、東臨黃興路，西側、南側為居民小區，基坑工程位置圖詳見圖1。項目總用地面積為12 411 m2，包括1 幢25 層辦公樓、1 幢21 層酒店及商業裙房，地下共3 層，地下1 層為設備、辦公用房及商鋪，地下2、3層為停車庫及配套的設備用房。地下主體結構采用鉆孔灌注樁樁基+大底板的形式。

圖1 基坑工程位置

本工程場地特點：場地雜填土厚度較大，成分較為復雜，大部分為碎磚、混凝土碎塊等建筑垃圾。②3-2砂質粉土滲透系數很大，容易產生流砂，管涌等不利情況。

2 基坑周邊環境

本工程周邊臨近多層、高層建筑物，道路管線較多，環境保護要求較高。

東側黃興路寬27 m，人行道距基地紅線最近12 m，路對面為2～5 層新上海樂園，距基地紅線最近45 m。

北側國順路寬12 m，人行道最近距基地紅線3.9 m，路對面為25 層新建高層，房屋最近距基地紅線26 m。

西側為3 幢6 層房屋及萌芽幼兒園，房屋最近距基地紅線5.5 m、距地下室結構外墻約13 m，幼兒園最近距基地紅線28.6 m。

南側為1 幢6 層及1 幢7 層多層房屋，房屋最近距基地紅線7 m、距地下室結構外墻約22 m。

在本基地內東側沿黃興路建有施工臨時房屋，房屋最近距地下室結構外墻3 m；東北角建有2 層售樓處，最近距地下室結構外墻2.0 m。

國順路及黃興路下分布有各類市政管線。

3 基坑圍護結構設計[1-3]

3.1 方案優選

本工程基坑開挖深度較深，基坑開挖面積大，為一級基坑。工程位于中心城區，周邊道路下的地下管線種類繁多、民居密集，是一項復雜的、帶有風險性的深基坑圍護工程，必須從多方面進行比較，綜合考慮。根據開發商的進度要求，基坑擬采用順作法施工，故圍護設計可供優選的范圍僅為圍護墻體的選擇和內支撐體系的布置。

在上海市區12 m左右深度的基坑一般可采用SMW工法、鉆孔灌注排樁及地下連續墻等作圍護墻體，以上3 種工法的圍護體整體剛度及工程造價逐步增高。考慮1 萬m2的基坑，由于SMW工法型鋼的租賃費用較高，主體設計單位要求地下連續墻僅作為施工期的圍護體，“鉆孔灌注排樁”的圍護結構型式在本工程中的安全性及經濟性優勢凸顯。

本工程地下室層高分別為4.55 m、3.60 m、3.60 m，底板厚度2 m。根據以往較為常規的設計，主體結構地下室3層與之對應的圍護需設置3 道支撐系統。若突破常規地采用2 道支撐方案，則圍護鉆孔灌注樁的費用會增加，但可以減少支撐體系的費用，同時也可相對減少工期。

經過造價及工期上的綜合比較，本工程基坑支護體系采用設置2 道鋼筋混凝土支撐更具優勢。

3.2 圍護墻結構

圍護墻體采用鉆孔灌注排樁的型式：Φ1 200 mm@1 400 mm鉆孔樁，樁頂標高為－3.30 m，樁底標高為－27.50 m；鉆孔樁后采用三軸攪拌樁加壓密注漿止水，攪拌樁3Φ850 mm@600 mm，樁頂標高為－2.0 m，底標高為－21.30 m，鉆孔樁與攪拌樁之間再壓密注漿，基坑圍護剖面見圖2。

圖2 基坑圍護剖面示意

3.3 支撐布置

支撐平面布置見圖3，本基坑結構形狀呈矩形，平面按對撐加角撐布置，支撐平面間距一般為8.4 m左右。

第1道支撐的頂圈梁斷面尺寸1 400 mm×1 000 mm，鋼筋混凝土支撐為1 100 mm×800 mm，其中心標高為－3.05 m。第2道鋼筋混凝土圍檁1 300 mm×900 mm，鋼筋混凝土支撐1 200 mm×800 mm，其中心標高為－9.05 m。

根據業主及總包單位的要求，第1道支撐設置施工棧橋及平臺。施工棧橋利用中間1 榀對撐，施工平臺利用西南、西北側兩角撐體系，橋面板均采用鋼筋混凝土現澆。

圖3 支撐平面布置

3.4 圍護結構的分析與計算

剖面計算采用同濟啟明星frws7.0軟件分別對基坑圍護的2 道支撐和3 道支撐設計方案進行分析。

支撐平面計算采用同濟啟明星BSC4.1軟件分別對基坑圍護的2 道支撐和3 道支撐設計方案進行分析。

根據數據分析，2 個方案各項穩定系數均能滿足規范控制值要求，2 道支撐方案灌注樁樁內力及圍護墻位移，支撐軸力均大于3 道支撐方案，但均在可控范圍以內。

4 監測數據與計算值比較

在基坑施工過程中，對周邊市政道路、管線、建筑物、圍護墻、支撐體系等進行監測，監測數據與計算值比較如下：

（a）圍護墻最大變形數據：監測值42 mm，計算值28.6 mm。

（b）支撐體系位移及軸力數據見表1。

表1 軸力監測數據

（c）周邊環境沉降數據見表2。

表2 周邊環境沉降數據

實測值比計算值增大原因為：

（a）計算中基坑圍護結構參數選取，如地基加固后土體指標的提高值、支撐的剛度、坑外施工超載及周圍建筑物的荷重等參數，對圍護內力的計算影響較大；

（b）基坑內大面積地基加固及超前降水的施工質量對控制基坑位移的作用較大，而實際施工中受制于施工總體組織安排及各專業單位的施工水平。

（c）在第1道支撐澆筑完畢后，恰逢春節前，施工方第2層挖土造成節日期間基坑長時間的暴露，造成對地層淺表位移增加較多，對控制后期整個基坑的變位不利；

（d）現場實測墻體變形值的準確與否與其原始參照點關系較大，在實際量測時可能存在一定的出入。

5 結語

本工程鄰近上海市砂性地質較為嚴重的五角場地段，此前該地段的其他基坑工程發生過多種險情。通過這次對圍護結構的精心設計，在3 層地下室結構的圍護中采用2 道支撐方案，既加快了工程總體進度、減少了圍護工程造價，又確保了工程施工過程中圍護本體的安全和周邊建筑的安全，具有一定的社會效益和工程意義。