狹小場地、多地下障礙物深基坑工程施工技術

杜理強

中鐵建工集團有限公司 上海 200331

1 工程概況

1.1 總體概況

杭州中交財富大廈項目位于浙江省杭州市拱墅區莫干山路和棠子橋路（規劃道路）交匯處。工程用地面積14 114 m2，基坑占地面積12 720 m2，總建筑面積81 150.80 m2。1#、2#樓樁基為鉆孔灌注樁，地庫樁基為預制方樁。本工程基坑圍護體系采用三軸攪拌樁止水帷幕＋鉆孔灌注樁排樁體系，支撐形式采用1道鋼筋混凝土支撐，支撐頂部標高－3.5 m。工程土方開挖深度－11.95 m，最大開挖深度－13.75 m，無降水（圖1）。基坑邊距紅線最大距離6 m，最小距離處，紅線與基坑邊已重合。

圖1 圍護體系布置

1.2 周邊環境概況

工程場地北側為規劃棠子橋路（未建），棠子橋路寬約20 m，路北側為剛完工工地；場地南側為住宅小區和公交車場；東側為莫干山路，莫干山路與地塊之間為寬約30 m的綠化帶；場地西側緊鄰待建工地。其中南側勤豐小區住宅樓與公交站物業用房均為淺基礎，基礎深度約2 m，公交站物業用房2層，高6 m，最近處距離基坑7.5 m；勤豐小區住宅樓7層，高25 m，最近處距離基坑15.5 m；小區綠化帶內有配電房和排水管、電纜管線，管線埋深約1 m，最近處距離基坑8 m。西側在建工地靠近本工程一側第1道支撐混凝土已澆筑完成。其基坑邊與本工程基坑邊相距12 m，其基坑深度8.8 m，支撐頂標高－2.0 m（圖2）。

圖2 場地周邊環境分布

1.3 場地內地下障礙物概況

根據地質勘查報告及原場地圖紙，發現場地南側存在老舊廠房樁基礎，埋深約2 m，樁長約10 m；場地西側和北側存在廢棄防空洞，西側局部埋深約6 m，北側埋深20～24 m。

2 現場存在的問題

1）本工程場地極其狹小，四周均無可通行道路，北側唯一可作為施工道路的棠子橋路還未施工。基坑圍護體系原采用三軸攪拌樁止水帷幕＋鉆孔灌注樁圍護＋鋼筋混凝土支撐＋放坡，其中圍護樁距用地紅線最大距離6 m，東側圍護樁已超出用地紅線，基坑圍護原設計東、西、北側三面在－3.5 m處向外放坡，南側采用雙排圍護樁，局部樁體已貼近小區圍墻。此狀況導致紅線內沒有任何施工場地與施工道路可用，且支撐未設置棧橋，場內無法滿足車輛通行，南側與東側圍護樁已貼近或超出紅線，沒有施工操作面，施工難度極大。

2）由于場地內原圖紙已經年久老舊，地下障礙物資料不夠詳盡、準確，其準確位置和尺寸大小不清楚，會對樁基、圍護施工造成很大的影響。

3 施工管控重點

1）解決施工場地出入口及場內布置和道路通行的問題，保證施工車輛能夠順利進出場地，完成材料的平面運輸。

2）解決場地內地下障礙物問題，弄清楚地下障礙物的具體分布及其對現場施工的影響范圍，并制訂經濟可行的處理方案。

3）控制好基坑四周變形，加強基坑變形觀測與周圍建筑物沉降觀測，確保基坑周邊的穩定安全。

4 施工方案確定

4.1 場地問題解決方案

在北側待建棠子橋路與莫干山路交叉口申請臨時出入口，同時借用棠子橋路一半寬度（10 m）作為臨時宿舍布置場地和重車通行的主干道，借用東側綠化帶寬6 m區域作為場內施工操作面（圖3）。

圖3 場外用地借用分布

由于原基坑圍護設計頂部需放坡，嚴重制約場地的有效利用，經對基坑圍護方案進行優化，在東西兩側原放坡區域樁頂增設混凝土擋土墻，待擋土墻達到設計強度后將原放坡區域回填，作為坑邊通行道路。同時將基坑北側放坡取消，將圍護樁加高至自然地面，西北、東北角增設棧橋，作為車輛通行回轉場地，并對相應區域圍護樁進行加強，保證重車能夠通行。

4.2 地下障礙物解決方案

由于場地南側老廠房樁基礎大致位置可通過圖紙獲得，考慮到其埋深不深，可將其樁頭挖出，測量出其準確位置，并通過現場放樣確定其對樁基施工影響的具體樁位，通過調整樁位和改變施工工藝來解決老樁問題。

由于場地西側和北側舊防空洞具體位置和尺寸不詳，通過詳勘，確定防空洞精確位置、埋深、尺寸等信息，并在圖紙上確定防空洞對樁基施工影響的詳細樁位與范圍，通過調整樁位、改變施工工藝、增加樁基數量、加大承臺尺寸等方法來解決防空洞問題。

4.3 基坑變形控制方案

由于本工程周邊建筑物離基坑較近，基坑變形控制顯得尤為重要。首先在樁基施工階段設置應力釋放孔和防擠溝。在土方開挖階段，進行分段、分層開挖，減少坑底暴露時間，第一時間完成墊層、支撐、底板的澆筑。地下室施工階段盡快完成對撐、角撐等部位的結構和換撐施工，并確保換撐與結構形成穩定受力體系后再進行上部支撐拆除。從樁基開始施工就對周邊房屋變形進行觀測，從土方開挖開始對基坑變形及水位進行觀測，發現變形異常立即停止施工并采取補救措施。

5 施工方法

5.1 場地平面布置

根據不同施工階段靈活進行場地布置，場地布置既要滿足人員住宿、辦公、材料堆放的要求，又要滿足車輛出入和施工工作面展開的需要。借用場地東北角設置1棟2層16間彩鋼板房作為辦公樓，此辦公樓計劃用至工程結束。在北側棠子橋路設置3棟2層44間活動集裝箱宿舍（樁基和土方階段暫設2棟），1棟2層4間磚砌公共廁所和浴室，1棟2層6間活動集裝箱工人食堂，此集裝箱房便于在不同施工階段隨著場地變化進行移動。

樁基階段布置9臺鉆孔樁機、1臺三軸攪拌樁機、1臺靜壓樁機同時施工，設置2個泥漿池、1個清水池（圖4）。為了保證機械用電，租賃2臺600 kW的發電機進行發電。

圖4 樁基階段平面布置

土方開挖階段分2層進行，第1層土開挖至－4.3 m，主要給支撐和棧橋施工提供工作面，場地中間留土作為材料堆場。第2層分2次開挖，車輛通過土坡下至－4.3 m處進行裝土（圖5）。

圖5 第1層土方開挖平面布置

地下室施工階段布置2臺塔吊進行垂直運輸，工人宿舍增加至3棟。基坑北側2個棧橋作為工程車輛回轉停靠點，基坑南側作為木料、周轉材料堆放區域，基坑西側和東側作為零星材料堆放區，地下1層南側無支撐區域作為材料加工場和鋼材原料堆放區（圖6）。

圖6 地下室階段平面布置

5.2 地下障礙物處理

5.2.1 ?南側老樁處理

對于場地南側埋深較淺的老樁，根據原有圖紙找到其大致分布區域，然后利用挖機進行表層土開挖至露出老樁樁頭，直至將全部老樁探明。利用全站儀測設老樁分布區域角點坐標，將老樁位置圖套至樁基圖紙內，找出受老樁影響的樁基分布區域，并對受影響的樁位進行實地測設，確定是否受老樁影響。

經現場探挖和測量，有12根工程樁、12根圍護樁、18組三軸攪拌樁受老樁影響，會同結構和圍護設計單位核定，將受老樁影響的工程樁位置和承臺大小進行相應調整（圖7）。待工程樁施工完成進行土方開挖時將老樁一并挖出破除。由于圍護樁和止水帷幕樁位較密，不能完全避開老樁影響，在將局部圍護樁樁徑進行調整及移位后，在圍護樁空隙較大處補打單管高壓旋噴樁，將樁頂壓頂加大，并在第2排圍護樁的空隙處增補8根圍護樁進行補強。由于三軸攪拌樁施工工藝的原因，無法進行樁位調整，將受影響的三軸攪拌樁改為單管高壓旋噴樁，從而達到避開老樁的目的。

圖7 圍護樁受老樁影響調整示意

5.2.2 ?廢舊防空洞處理

對于場地北側廢舊防空洞，根據原有資料找到其大致分布區域，然后由勘察院對防空洞位置、深度、尺寸等信息進行詳勘。經勘測，本工程場地內防空洞埋深為20～24 m，在1#樓底部貫穿整個東、西場地，西北側延伸至2#樓底部，呈“丁”字形分布，在場地西側、北側、東側有4個接口延伸至場地外側。防空洞頂板平均厚度約70 cm，凈空高度平均約3 m，底板厚度平均約60 cm，防空洞內凈寬度平均約3.5 m，紅線范圍內防空洞長約210 m，其中場地西側防空洞局部埋深約6 m，長約21 m，其余埋深較深處長約190 m，防空洞內充滿泥漿和水，在防空洞貫穿區域有部分受影響的立柱樁（鉆孔灌注樁）、工程樁（預制方樁和鉆孔灌注樁）。

根據防空洞與工程樁、圍護樁的位置關系，其中圍護樁（深度24 m）有17根受影響，工程樁（深度39～52 m）有27根受影響，立柱樁（深度36 m）有4根受影響，會同結構和圍護設計單位核定，對防空洞埋深較深處受影響的工程樁和支撐立柱樁進行位置調整，并加大相應承臺尺寸。對防空洞埋深較淺處進行開挖破除清運，重新回填好土后進行樁基施工。

5.3 基坑變形控制

5.3.1 ?樁基階段控制

在樁基施工前，對南側公交站房屋、勤豐小區鄰近基坑的3#、8#樓進行質量檢測，并布設沉降觀測點，每天對房屋沉降和垂直度進行觀測。同時為了盡可能降低預制方樁施工對土體擠壓的影響，首先在場地南、東兩側，開挖防擠溝，防擠溝深2 m、寬2 m（即圍墻與三軸水泥攪拌樁中間）。應力釋放孔平行鉆孔1排，靠勤豐小區一側設置2排，孔徑600 mm，間距1 200 mm，應力釋放孔深度為15 m。在孔內填入粗砂，砂井的作用是通過增加豎向排水通道對壓樁施工造成的地下超靜孔隙水壓力進行消散。在防擠溝的兩端端頭、中間分別設置1個集水井，里面放置水泵，定期抽水。每天上下午各巡查圍墻一次，看墻體有無裂縫。預制樁方樁采用靜壓施工，從場地南側向北側逐步推進，同時控制壓樁速率，位移達到報警值時暫停施工。

5.3.2 ?土方階段控制

本工程土方整體分2層開挖，由南向北整體退挖。首先在做完南、北兩端壓頂梁后進行第1層土方開挖，挖深4 m，用2臺大挖機由南向北退挖，挖至－4.4 m時進行支撐和棧橋施工，待支撐達到設計強度后進行第2層土方開挖。第2層土方分2次階梯形開挖，第1次挖深約4 m，底部20 cm采用人工收底，挖機配合運土裝車。局部井坑采用小挖機進行1∶1放坡開挖，人工收底。

第1層土方開挖分7個區，開挖順序為Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7，其中Z6、Z7區局部留土作為鋼筋材料堆放場，待第2層土方開挖時再進行處理。土方開挖過程中及時進行相應區域支撐施工（圖8）。

圖8 第1層土方開挖分區

第2層土方開挖分4個大區、12個小區，從基坑北側東、西兩端堆土放坡至基坑底部，坡度不大于10%，做寬6 m行車通道，土方車下至坑底進行裝土。第2層土方開挖順序為C1、C4、C3、B1、D1、D2、C2、B2、C5、A2、A1、D3。土方開挖時隨挖隨打墊層，并及時進行底板施工（圖9）。

圖9 第2層土方開挖分區

土方開挖過程中如遇基坑變形過大的現象，則需對基坑周邊迅速進行卸載，將基坑周邊的材料（特別是鋼筋）迅速進行轉移，以減小基坑的荷載。同時停止挖土并將變形過大處進行回土，對坑底進行壓密注漿加固處理。同時對支撐格構柱進行加固，用同規格角鋼在格構柱間設置斜撐，斜撐傾角45°～60°，從支撐底部至地下室底板底進行滿設。

5.3.3 ?地下室階段控制

地下室施工過程中主要控制墊層與底板施工速度，盡可能快地完成混凝土澆筑和換撐施工，確保圍護體系和地下室結構形成統一的受力體系。

本工程底板外側與支護樁間全部澆筑C20素混凝土與底板平，實現底板結構對基坑應力的換撐。底板后澆帶設置Q235傳力型鋼，型鋼規格250 mm×250 mm×9 mm×14 mm。地下2層頂板外墻外側與圍護樁間設置鋼筋混凝土傳力板帶，傳力板帶寬3.5 m，厚300 mm，板面標高同地下2層頂樓面標高，混凝土強度等級同結構主梁，與圍護樁相交處鋼筋與樁主筋焊接，另一端錨入地下室外墻。后澆帶處梁內設16#工字鋼作為傳力型鋼，待地下2層結構及傳力帶施工完成達到設計強度后，拆除支撐。

支撐采用機械拆除＋局部人工輔助破除，支撐拆除分5大區域，各個區域結構混凝土強度達到設計要求后即可分區單獨進行拆除。總體施工流程如下：基礎承臺及底板施工→地下2層側墻頂板施工→支撐及棧橋拆除清理→地下1層側墻頂板施工。

地下室分區施工順序為：C1、C2、C3區→B1區→B2、D1、C4區→A1、C5、D2區→A2、D3區。支撐拆除順序：Z1、Z2區→Z3區→Z4區→Z5區。

5.3.4 ?基坑監測

本工程共設置90個監測點，主要包括沉降、位移、軸力、水位等。基坑監測工程中如出現異常應立即采取加密監測，甚至24 h連續監測。除了儀器監測，每天派專人對基坑進行安全巡視，安全巡視作為監測工作的重要組成部分，隨著基坑內部的降水施工及基坑開挖深度的不斷加深，相應部位的支護結構會隨之發生相應的變形現象；基坑周邊環境的土體也會由于水位的持續下降而板結以及圍護體變形對坑外土體的擾動影響，會使周邊地面及道路產生不同程度的沉降現象。

6 結語

杭州中交財富大廈工程施工過程中通過合理策劃、精心布置，成功解決了在狹小場地多地下障礙物深基坑工程施工過程中遇到的一系列難題，以最小的費用支出順利推進工程進展。深基坑開挖過程中未見地下水，地表及周邊建筑物均未出現較大沉降和變形，未對小區房屋造成損壞，圓滿完成該深基坑施工任務。