復(fù)雜條件下的深基坑施工與環(huán)境保護(hù)

上海奉賢工程建設(shè)管理有限公司 上海 201401

1 工程概況

本工程位于上海奉賢區(qū)南橋鎮(zhèn)城區(qū)，由一幢新建地上15 層（局部16 層）辦公樓、地下2 層停車庫組成，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)形式。占地面積1 792 m2，建筑面積23 495 m2，地下面積為7 385.3 m2。采用樁筏基礎(chǔ)，基坑面積約為4 132 m2，周長約265 m，總挖土量約為40 000 m3。普遍區(qū)域底板面標(biāo)高為-9.40 m，底板厚800 mm，開挖深9.7 m；塔樓區(qū)域底板面標(biāo)高為-9.40 m，底板厚1 500 mm，開挖深10.4 m。基坑?xùn)|側(cè)為南橋路，下有市政管線，與基坑邊線最近距離為5.50 m；南側(cè)有2 棟3 層磚混結(jié)構(gòu)的居民樓，與基坑邊線最近距離為13.00 m；西側(cè)為空地；北側(cè)為農(nóng)貿(mào)市場，與基坑邊線最近距離為13.00 m。

2 基坑圍護(hù)方案

2.1 圍護(hù)支撐體系

以鉆孔灌注樁結(jié)合φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕（水灰比0.55，水泥摻量13%）擋土；采用2 道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐及加打鉆孔灌注樁內(nèi)插鋼立柱的豎向支撐[1-3]。

2.2 止水體系

選用φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕。三軸攪拌樁入土深度為17.5 m，插入坑底以下7.8 m，以滿足坑內(nèi)深井降水及對環(huán)境保護(hù)的要求。

2.3 擋土結(jié)構(gòu)體系

1）在一般區(qū)域，采用φ850 mm@1 050 mm鉆孔灌注樁作為基坑圍護(hù)擋土結(jié)構(gòu)，鉆孔樁入土深度20.5 m及21.0 m，以確保圍護(hù)體的墻底抗隆起安全系數(shù)滿足二級基坑的要求。

2）在深坑區(qū)域，采用φ950 mm@1 150 mm鉆孔灌注樁作為基坑圍護(hù)擋土結(jié)構(gòu)，鉆孔樁入土深度增至25.0 m左右。

2.4 支撐結(jié)構(gòu)體系

1）水平支撐。基坑內(nèi)設(shè)置2 道鋼混凝土支撐，根據(jù)基坑實(shí)際，支撐平面布置主要采用集中角撐+對撐的形式，其中，第1道圈梁截面尺寸1 100 mm×700 mm，標(biāo)高-1.85 m，對撐900 mm×700 mm，第2道圈梁截面尺寸1 300 mm×800 mm，標(biāo)高-6.95 m，對撐900 mm×800 mm。

2）鋼立柱樁。土方開挖期間需要設(shè)置豎向構(gòu)件來承受水平支撐的豎向力，本工程中采用臨時(shí)型鋼立柱作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支撐構(gòu)件。臨時(shí)鋼立柱由等邊角鋼和綴板焊接而成，截面尺寸為480 mm×480 mm，插入φ800 mm的鉆孔灌注樁內(nèi)，灌注樁長25 m。鋼立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片。

2.5 坑底加固墩

基坑內(nèi)被動區(qū)和高差大于1.5 m的區(qū)域采用φ700 mm@500 mm的雙軸水泥土攪拌樁進(jìn)行加固，以控制因長邊效應(yīng)可能引起的壩體附加變形量。

3 施工重點(diǎn)

1）本工程周邊環(huán)境除北側(cè)相對較好外，其余邊界條件相對復(fù)雜，為了基坑開挖的安全及更好地保護(hù)周圍的建筑物、管線，故對基坑圍護(hù)、支撐、地下水位及南側(cè)樓房、東側(cè)南橋路、北側(cè)農(nóng)貿(mào)市場的建筑進(jìn)行全過程監(jiān)測。

2）開挖過程中降水效果將直接影響到土方開挖的安全及質(zhì)量，故降水質(zhì)量是施工控制的重點(diǎn)。

3）本工程基坑占地面積大、基坑深、現(xiàn)場施工場地狹小、周邊管線復(fù)雜、工期緊，因此，分區(qū)、分層、抽條、對稱是開挖必須執(zhí)行的原則。

4 施工關(guān)鍵點(diǎn)的技術(shù)措施

4.1 三軸水泥土攪拌樁施工

1）施工前，須先進(jìn)行場地平整，路基以能行走120 t履帶式樁架為準(zhǔn)。

2）根據(jù)有關(guān)方面提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時(shí)標(biāo)志。經(jīng)復(fù)核驗(yàn)收簽證、確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行攪拌樁施工。

3）在三軸攪拌樁施工前，采用挖機(jī)開挖導(dǎo)向溝，導(dǎo)向溝尺寸必須與專家審核的方案一致，以保證三軸攪拌樁正常施工及便于放置型鋼定位架。開挖導(dǎo)向溝的余土應(yīng)及時(shí)處理。

（12）前瞻性考核：將步驟（1）～（8）所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按7∶3隨機(jī)分為兩部分，一部分作為訓(xùn)練集用于建立判定亞組的模型，另一部分作為考核數(shù)據(jù)集用于前瞻性考核，按步驟（10）～（11）分別計(jì)算出符合率和模型判對率。

4）垂直導(dǎo)向溝方向放置2 根定位型鋼，長約2.5 m，再在平行導(dǎo)向溝方向放置2 根定位型鋼，長約9 m，H型鋼的定位采用型鋼定位卡。

5）φ850 mm三軸攪拌樁的二軸中心間距為600 mm，根據(jù)這個(gè)尺寸在平行H型鋼表面用紅漆劃線定位，以保樁距精準(zhǔn)。

4.2 鉆孔灌注樁

1）放樁位線：開工前，從各軸線引出樁位中心線，并加以保護(hù)樁位線及標(biāo)志。

2）埋設(shè)護(hù)筒：定好樁位后，開挖圍護(hù)坑，按圖紙位置埋設(shè)護(hù)筒并回填密實(shí)；本工程護(hù)筒采用φ950 mm和φ1 050 mm，高1.2 m，埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，其中心線與樁位中心線偏差不得大于20 mm，且護(hù)筒應(yīng)高于地坪面20 cm，周圍用黏土回填夯實(shí)。

3）鉆機(jī)就位：鉆進(jìn)成孔中心必須保證鉆機(jī)垂直度符合要求，鉆機(jī)就位后，底座必須用水平尺打好水平，轉(zhuǎn)盤中心與樁位中心的允許偏差應(yīng)小于20 mm，垂直度小于1/150，以防開挖后樁位偏差過大。

4）正循環(huán)成孔：開孔時(shí)應(yīng)遵循小水量、輕壓力、慢轉(zhuǎn)速原則，以防擴(kuò)徑過大，特別是在護(hù)筒腳附近要慢速鉆進(jìn)，使護(hù)筒腳有一定的黏泥皮，在鉆進(jìn)過程中，最大鉆進(jìn)速度不得大于1 m/min，在鉆進(jìn)淤泥質(zhì)黏土層時(shí)，要適當(dāng)控制壓力（黏土5～25 kPa，砂土5～15 kPa）和轉(zhuǎn)速（黏土40～70 r/min，砂土40 r/min，最小泵量為50 m3/h），以防擴(kuò)徑過大，且要少提動鉆具，換鉆桿時(shí)也應(yīng)輕提，以防抽塌孔壁，一般在開孔及鉆進(jìn)淤泥層時(shí)宜開1 擋擋速。

5）成孔泥漿的配制管理：合理地配制泥漿是成孔成敗的關(guān)鍵，在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照土層條件的不同，選用不同性能的泥漿護(hù)壁。注入孔口的泥漿性能指標(biāo)按施工規(guī)程要求執(zhí)行。

4.3 支撐體系

圖1 基坑支撐體系

2）支撐施工：第1道和第2道支撐圈梁、對撐、邊桁架、角撐、八字撐等一次形成，側(cè)模采用九夾板、鋼管扣件連接，支撐梁中間設(shè)φ16 mm對拉螺栓。

3）第2道圈梁同灌注樁連接，灌注樁鑿出1～2 根主筋同圈梁主筋焊接，設(shè)斜拉筋，鋼筋規(guī)格、坡度、焊接按設(shè)計(jì)要求。

4）各層鋼混凝土支撐的拆除及換撐。當(dāng)?shù)装寮皞髁т摶炷吝_(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，即可拆除第2道鋼混凝土支撐。

拆除混凝土支撐時(shí)，宜先搭設(shè)滿堂鋼管腳手架，上鋪竹笆，拆除支撐可采用空壓機(jī)鑿除鋼混凝土，鑿出的碎鋼混凝土塊不得堆放在排架腳手上，應(yīng)隨鑿隨吊，用卡車外運(yùn)，吊運(yùn)不得與上道支撐相碰。因結(jié)構(gòu)立柱較長，須避開豎向結(jié)構(gòu)的范圍。

在地下2層結(jié)構(gòu)鋼混凝土全部完成并養(yǎng)護(hù)3～5 d后拆模，設(shè)置厚300 mm混凝土換撐板帶，再待傳力帶鋼混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后，方可拆除第1道鋼混凝土支撐，拆除工序同上。

4.4 深井降水

1）根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)，本次工程深井降水目的為適當(dāng)疏干含水量，特別是降低薄層砂質(zhì)粉土的含水量，以方便土方外運(yùn)；降低地下水位，有助于基坑內(nèi)土體有效固結(jié)，提高基坑穩(wěn)定性，使坑內(nèi)被動區(qū)土體有一定固結(jié)，提供良好的干施工環(huán)境。

2）場地淺部地下水屬潛水類型，高水位埋深可按0.5 m、低水位埋深可按1.5 m計(jì)。為保證深井密封性，保持真空度，本工程深井采用多濾頭形式。逐層開挖，逐節(jié)拆除濾頭，并隨時(shí)采用黏土封閉井口周圍空隙，以保持下層土降水效果。

3）為了配合施工進(jìn)度，加強(qiáng)降水效果，沿基坑周圍地面設(shè)置300 mm×300 mm的排水溝，每30 m設(shè)一沉淀收集井，排水溝內(nèi)明水應(yīng)及時(shí)排除，沉淀池應(yīng)定期清理，保持排水暢通，防止明水回流基坑內(nèi)。

4）本工程基坑開挖深度為9.7 m及10.4 m，根據(jù)深井降水施工經(jīng)驗(yàn)及本工程土質(zhì)的特性，降水按180 m2左右布置一口井，共設(shè)28 口井，深井成孔φ700 mm，降水管φ273 mm，井管長16 m，井管的布置方法既要避開土體加固樁、工程樁、支撐，又要達(dá)到降水效果，這在施工方案中應(yīng)預(yù)先明確并定位。

4.5 土方開挖

1）為確保基坑穩(wěn)定，本工程采用分層、逐塊開挖澆筑支撐，待每道支撐平面體系全部形成后，再進(jìn)行下層土方開挖。作為施工挖土依據(jù)，首先抓好挖土與支撐之間的時(shí)空效應(yīng)關(guān)系，與有關(guān)各方做好協(xié)調(diào)接口工作，并制定了科學(xué)的基坑開挖原則：先撐后挖、分塊分層開挖，嚴(yán)格控制開挖深度[4-6]。

2）根據(jù)支撐平面布置及上下層支撐的凈空標(biāo)高設(shè)置，共分為3 個(gè)階段開挖，每個(gè)階段又分4 塊進(jìn)行開挖（以后澆帶為界限），并結(jié)合第1道支撐及棧橋平臺，作為挖土及地下室結(jié)構(gòu)階段的施工棧橋。

5 結(jié)語

經(jīng)施工監(jiān)測，整個(gè)基坑從圍護(hù)、土方開挖到地下結(jié)構(gòu)出±0.00 m，各項(xiàng)指標(biāo)均在要求范圍內(nèi)，保證了周圍居民的正常生活環(huán)境，以及道路的正常通行，取得了較為顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。