緊鄰防汛墻基坑的方案及施工實踐

黃 驥

(上海市基礎工程集團有限公司,上海 200002)

0 引言

隨著城市的快速發展，交通越來越擁擠，建筑物越來越密集，而現有街道又難于拓寬，高架橋或立交橋逐漸成為城市疏散交通密度，提高運輸效率的有效途徑。高架橋或立交橋新建常臨近河流，埋置橋墩的基坑?？拷恿靼哆叿姥磯?，這大大增加了基坑的實施難度。本文基于上海市北橫通道新建工程—北虹立交墩臺基坑工程，探究了緊鄰防汛墻基坑的實施思路，對相關工程具有理論價值和借鑒意義。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

上海市北橫通道新建工程—北虹立交墩臺基坑工程位于長寧路、北翟路、北虹路和真北路路上及路側，緊鄰吳淞江、新涇港，周圍為居民區、企事業單位。該基坑工程包含12個小型基坑，基坑開挖深度為3 m～8.2 m，基坑面積在80 m2～150 m2之間(見圖1)。

1.2 工程地質條件

根據勘察資料，場地地基土在90.00 m深度范圍內均為第四系松散沉積物，位于古河道切割區。全線主要由飽和粘性土及粉性土、砂土組成。其中，①1素填土最大厚度達4.2 m，①2富含有機質，③灰色淤泥質粉質粘土夾粉土,④灰色淤泥質粘土為上海地區典型軟土層，呈流塑狀，具有壓縮性高、強度低、滲透性小和靈敏度高等特性，對橋梁墩臺基坑工程有不利影響。

1.3 水文地質條件

本場地淺層地下水屬潛水類型,主要補給來源為大氣降水。上海年平均地下水位埋深為0.5 m～0.7 m，低水位埋深為1.5 m。本次圍護設計取高水位，按0.5 m考慮。當圍護位于水中時，取最高水位為+2.600計算，河底相對標高±0.000。

本工程場地內存在承壓水，承壓含水層為⑦層土，在對較深基坑進行設計時應進行抗突涌穩定性驗算。

1.4 工程難特點

本地段臨近蘇州河及新涇港，上部土層以雜填土及淤泥質土為主。土質不均勻，結構松散，土體工程性質差，對基坑的安全穩定構成了一定威脅。

基坑周邊環境較為復雜，主要存在臨近河流及現有防汛墻等問題。因此需做好基坑的防滲漏水措施，并且嚴格控制基坑的變形，除此之外，還需進行清障施工作業。

2 圍護設置方案

2.1 總體設置方案

本工程基坑群臨近防汛墻，需要先進行圍堰施工，圍堰施工完成后，拆除與基坑相交的部分防汛墻，再進行圍護結構的設置，最后開挖土方，澆筑墩臺，新建防汛墻，回填土方。本工程的方案正是在此思路下提出的。本工程臨水側采用雙排FSP-Ⅳ拉森鋼板樁作為圍護結構，外側鋼板樁的有效長度為9 m，內側鋼板樁的有效長度根據基坑的深度及工程水文地質情況確定，兩排鋼板樁之間用粘土填實，頂部用鋼筋錨拉頂緊。鋼板樁與防汛墻交匯處設置壓實粘土袋圍堰，粘土袋與鋼板樁之間設置防水土工布，確保防水措施到位。陸上采用單排FSP-Ⅳ拉森鋼板樁作為圍護結構。

由于本工程基坑較多，設計過程將基坑分為4類，對典型的基坑進行專門分類設置(見表1)。

表1 工程基坑方案分類

2.2 圍護結構方案

表2 圍護結構設置方案

通過分析，基坑分為4類。

第1類基坑，開挖深度3 m～4 m，開挖深度較淺，臨水側及臨坑側鋼板樁有效長度9 m，設置一道型鋼角撐作為水平支撐(落低1 m)。

第2類基坑，開挖深度4 m～5 m，臨水側鋼板樁有效長度9 m，臨坑側鋼板樁有效長度12 m，設置一道型鋼角撐作為水平支撐(落低1 m)。

第3類基坑，開挖深度5.813 m，臨水側鋼板樁有效長度9 m，臨坑側鋼板樁有效長度12 m，設置一道鋼管角撐作為水平支撐(落低1 m)。

第4類基坑，開挖深度8.16 m，屬于較深的基坑，卸土1 m，該基坑臨水側鋼板樁有效長度9 m，臨坑側鋼板樁有效長度15 m，設置三道水平角撐，一道水平支撐采取型鋼角撐，第二道水平支撐采取鋼管支撐，三道支撐分別落低2 m，1.8 m，1.9 m。

圍護結構設置情況如表2所示，典型基坑圍護結構的平面布置如圖2所示。當基坑底為②3層土(滲透系數2E-04，滲透性較強)時，采用高壓旋噴封底，厚度為2 m～3 m，其余采用壓密注漿封底。

2.3 圍護方案

本工程方案分4類，按三級基坑進行計算(EEK12按二級)。開挖場地的地面超載20.0 kPa?；谕瑵鷨⒚餍腔佑嬎惴治鲕浖?，采用水土分算，其中水壓力為靜水壓；土壓力為朗肯主動土壓力，調整系數為1.0。負位移不考慮土壓力增加，土體抗力不考慮極限土壓力限值。具體的支護形式見圖3。

表3 不同區域支護結構的位移大小及內力變化

基坑位移/mm彎矩/kN·m剪力/kNEEK149.710837NK1325.7142.890.7SK1539200.570.3EEK1211.4142.8132

不同支護條件及不同區域的基坑內力和變形結果見表3。當基坑開挖深度較淺(EEK14)時，基坑的位移、彎矩及剪力都較小，若仍采取一道水平支撐，隨著基坑的開挖深度的逐漸增加(EEK14→NK13→SK15)，基坑的位移、彎矩及剪力逐漸增加。另外從EEK12基坑的位移、彎矩及剪力情況，可以看出，增加水平支撐的數量，可以有效增加支撐體系的剛度，控制基坑的位移、彎矩及剪力。

3 施工部署

3.1 地基加固

本工程部分基坑基底部分位于②3層粘質粉土層，該層滲透系數較大，故對基底處于②3層的基坑基底需采用高壓旋噴樁滿堂封底，封底范圍為普遍坑底以下2 m(EEK12封底厚度為3 m)，其余基坑基底處于②1層采用壓密注漿滿堂封底，封底范圍為普遍坑底以下2 m，壓密注漿采用P.O42.5新鮮普通硅酸鹽水泥。

3.2 基坑降水

由于本工程基坑群面積都較小，故設計1口～2口輕型井點進行降水作業，并布置坑外地下水位觀測井，監測坑外地下水位的波動情況。

3.3 基坑施工流程

本工程基坑群施工過程中涉及到圍堰施工，防汛墻的拆除及新建，圍護結構及支撐體系的構建，土方開挖、土體加固、土方開挖及回填，圍護結構及支撐的回收等。施工流程可按照圖4進行。

4 結語

基于上海地區實際工程案例，對緊鄰防汛墻基坑的圍護結構設計進行了研究與計算，并給出了施工過程的一些建議，基于計算結果，現得出以下幾條主要結論：

1)緊鄰防汛墻基坑的圍護結構設計應設置可靠的擋水結構，雙排樁中間用壓實粘土填實是一種較好的選擇。

2)根據計算結果，基坑的開挖深度及水平支撐的數量對基坑的位移、彎矩及剪力有著較大的影響。

3)施工過程可以采用地基加固、基坑降水，并采用合適的施工順序，保證施工順利進行。