超大軟土深基坑圍護體系施工技術研究

劉輝

1 工程概況

本工程S11地塊住宅項目位于浦東金橋，項目占地面積約125000m2，總建筑面積約 196000m2。基坑周長 1390m，開挖面積116500m2，普遍開挖深度為5.75m。圍護邊線緊貼用地紅線，基坑四周為市政道路，除靠近云山路一側，用地紅線緊貼道路邊人行道（下埋大量管線），基坑距離機動車道距離為6～8m。基坑靠近白樺路、碧云路一側紅線附近有直埋DN300供水管、DN200煤氣管，靠近明月路一側有DN300供水管。

工程四周施工條件復雜，根據地勘報告，原地塊內含有大量明暗浜區域，地質為典型上海濱海平原相。土層相關力學指標見表1。

表1 基坑土層力學參數表

2 圍護體系選型及設計概況

項目東側靠近云山路一側為臨建地鐵14號線，項目需在地鐵施工前在其50m影響范圍內完成結構封頂及地下室回填完畢。項目于2017年7月中旬開始施工，地鐵預計施工時間為2017年12月，項目需要在9月初前完成其800m圍護結構施工，施工工期緊，工作任務量大。

根據目前上海此類深基坑圍護設計方案[1]，其初期選擇主要有三種類型：①三軸攪拌樁+鉆孔灌注樁圍護；②SMW工法樁+609鋼管斜撐圍護；③攪拌樁內置鋼筋混凝土板樁+注漿斜拋撐圍護。根據項目相關特性對比分析如表2所示[2]。

基于上述綜合因素考慮，本項目采用攪拌樁內置鋼筋混凝土預制樁加注漿斜拋撐圍護的形式。具體應用為：在已有成熟靜壓樁機施工技術的基礎上改裝夾具以滿足機械化插樁的條件，合理設置三軸攪拌樁施工參數及與板樁插設時間差，確保三軸止水效果、擠土效應及樁土咬合程度；采用雙囊氣動分隔多次注漿專利技術，確保斜拋撐底部土體加固效果。

典型圍護結構設計圖如圖1所示，根據圍護邊挖土深度及受力計算選擇樁長及配筋（13.5m/16.5m），圍護樁邊采用雙軸攪拌樁加固板樁下部土體[3]，提高圍護側向抗位移。斜拋撐底部深入⑤1-1持力層并保證底部3m延長段注漿量，提高承載力；坑邊開挖及時形成配筋墊層，在拋撐與坑底設置反壓鋼板，使底板換撐前進一步提高鋼管拋撐承載力，在空間和時間效應內控制基坑變形。施工步驟如圖2所示。

圖1 典型圍護結構剖面示意圖

圖2 圍護及地下室結構施工步驟示意圖

3 圍護施工技術研究

圍護結構施工質量好壞直接關乎基坑開挖安全，在施工中如何把控施工質量，滿足設計要求是重中之重。本工程圍護結構施工主要控制點為三軸攪拌樁止水效果，預制板樁定位控制，鋼管斜拋撐角度及承載力控制。

3.1 三軸攪拌樁內置預制板樁施工

3.1.1 預制板樁設計處理

表2

因板樁在預制、運輸及施工過程中需多次以不同方式起吊，因此要對吊鉤進行處理。預制時在樁兩側設置2個吊鉤（0.2倍樁長），以便在轉運及現場安放時吊裝，吊鉤突出樁身表面不得大于3cm，確保板樁正常通過送樁器。在樁頭下1.5m樁中部預埋φ100套管，作為后期靜壓樁機吊裝鎖具穿孔吊裝點。所有預埋件及開口位置經驗算后方可實施。

圖3 板樁吊點示意圖

圖4 攪拌樁與壓樁機位置示意圖

3.1.2 快速定位設計

根據設計圖紙要求，預制板樁需插設在攪拌樁中心，否則可能產生止水帷幕漏水的不利因素，而二者為通過不同的大型機械施工完成的，如何快速準確的完成兩者相對的定位是值得研究的一項技術。如圖5所示，三軸攪拌樁施工前根據圖紙進行現場定位，并開挖溝槽。在溝槽外1～2m處安裝定位桿，定位上采用麻繩連起，用膠帶紙做好攪拌樁中心標記。施工攪拌樁前在攪拌樁動力頭前焊接樁心定位架，定位架寬度同定位桿至攪拌樁中心距離，三軸施工完成后，靜壓樁機采取同樣方法實現快速重合定位的效果。施工中三軸及板樁插設的垂直度則分別通過2個經緯儀進行校正。

圖5 攪拌樁與壓樁疊合定位方法

3.1.3 攪拌樁與壓樁施工流程配合

因三軸攪拌樁單次施工時間約為45min，水泥初凝時間2～4h。根據以往項目經驗，攪拌樁施工后間隔過長插設板樁，將產生較大擠土效應，會給基坑周邊管線產生較大隆起位移，而后期基坑開挖則會下沉，此兩種不利情況將給管線帶來較大危害。

為解決板樁插設的擠土效應，現場針對不同參數進行試驗，調整的主控參數為攪拌樁水灰比和二者間隔時間。根據試驗結果，三軸攪拌樁水灰比取1.9，單根施工時間控制在1h左右，確保水泥摻量及水泥土攪拌均勻，使得板樁插設時水泥土上涌。如上圖4所示，三軸攪拌樁施工3～4幅后移位，靜壓樁機插設板樁，使得二者間隔時間控制在3h以內。

3.2 注漿鋼管斜拋撐施工

3.2.1 斜拋撐鋼管角度控制

斜拋撐鋼管設計與基坑豎向角度為50°，現場施工采用2種方式，即振動錘和定位架兩種方式。根據現場外環境因素，預制鋼管分3節（8m/節）和4節（6m/節）。振動錘施工鋼管時采取定位方式是分段實時糾偏的方式，主要操作為：第一節分首次、中間和根部定位，采用量角器靠鋼管的方式確定角度后振動下沉，至中間和尾部重復測量并及時調整，保證尾部焊接下一組鋼管時角度偏差在允許范圍內。采用定位架施工則需做好定位架基礎固定措施，對現場基礎要求較高。

圖6 注漿示意圖

3.2.2 注漿施工控制

斜拋撐鋼管注漿采用雙囊密閉中間噴射注漿的形式，注漿壓力0.5～1MPa，漿液通過鋼管內側高壓水泥漿輸送管送至上下部氣囊中間，加壓使得從開孔鋼管壁滲出加固鋼管周圍土體。施工時嚴控注漿量及注漿時間，具體如下：將鋼管底部3m范圍內注漿分2次，上部12m間隔4次注漿最后一次注漿段位于土方開挖界面上。底部三米段首先將水泥漿（水灰比0.5）壓力值提高至1MPa穩壓10min（注漿≤0.5T），控制注漿量后靜置5min，在控制注漿壓力0.7MPa至全部注漿完成，靜置10min防止漿液回流。上部首次穩壓注漿量控制不大于0.4T，整體注漿完畢后立即回灌砂石至鋼管中及時補漿使鋼管形成一個整體。現場管控過程中注意注漿及靜置的時間控制、水泥漿水灰比過小、注漿壓力過大等不利因素。

4 結語

通過對本工程現場相關環境及其他條件進行綜合考慮，選擇三軸攪拌樁內置預制鋼筋混凝土板樁加注漿斜拋撐的圍護形式。鑒于現場施工的基礎上，總結出此圍護的可行性及操作流程、注意事項等施工技術和管理要點，表明類似圍護可用于場地環境限制、環保要求高、工期限制等條件下的軟土超大深基坑設計施工中。

[1]龔曉南，高有潮.深基坑工程設計施工手冊[J].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[2]劉國彬，王衛東.深基坑工程手冊[J].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[3]賈堅.控制基坑變形的坑內加固機理研究及實踐[D].同濟大學，2003.