大型市政工程深基坑施工技術

郭延義 王維江 武 衛

上海建工二建集團有限公司 上海 200090

1 工程概況

楊高南路（世紀大道—浦建路）道路改建工程位于上海市浦東新區行政文化中心，鄰近軌交9號線區間隧道。主線采用全封閉的隧道形式，北側與現有世紀大道下穿立交相接，南側與現狀浦建路跨線橋相接。

楊高南路（世紀大道—浦建路）改建工程共劃分為3個標段，其中三標范圍為張家浜橋（不含）至工程終點，主要包括道路工程、隧道工程、排水工程、安裝工程、桃林路人行天橋、世紀大道公交站、隧道結構、世紀大道地面環島改造等。

2 水文地質概況

本工程沿線場地內自上而下可劃分為11層，分別為①1填土、①2灰黑色淤泥、②褐黃-灰黃色粉質黏土、③灰色淤泥質粉質黏土、③t灰色砂質粉土、④淤泥質黏土、⑤粉質黏土、⑥1暗綠色粉質黏土、⑥2草黃色粉質黏土夾砂質粉土、⑦1草黃砂質粉土、⑦2灰色粉砂。

工程沿線分布的地表水主要為張家浜，向西匯入黃浦江，受潮水影響，水位有一定起伏。潛水水位埋深一般為0.3～1.5 m。承壓水主要為深部⑦層的承壓含水層，呈周期性變化，埋深3.0～12.0 m。

3 工程難、特點分析

3.1 鄰近在建建（構）筑物及管線保護

本標段兩側建筑物自北向南依次為國際金融中心、自由世紀廣場、陸家嘴軟件園、塘東北塊、塘東中塊和塘東南塊，均為高檔商務區。基坑東西兩側有諸多管線，如DN300 mm燃氣管、電力管、通信管、污水管。對施工環境要求很高，同時對施工完成后景觀要求較高。

3.2 施工場地狹小，文明施工要求高

本工程可供使用的施工場地十分狹窄，圍擋內西側僅有3 m施工空間，特別是楊高南路現有交通十分繁忙，是浦東乃至上海交通最繁忙的路段之一，工程施工階段需保證原有的雙向8車道（圖1）。施工場地狹小不能滿足實際需要，且要滿足原有世紀大道繁忙的交通暢通，同時，綠色文明施工要求高，施工中如何保證安全，精心策劃，有效組織，協調施工，成為本工程的一大難點。

圖1 基坑周邊環境

3.3 老地道底板下存有積水且壓力大，開挖難度大

上海地區地下水位較高，老地道結構鑿除時，在底板與墊層間，會聚集大量的水，且有一定的壓力，在鑿除時將會有大量的層間水涌出。

4 基坑圍護選型及優化設計

4.1 基坑概況

本工程基坑面積約11 862 m2，基坑周長約733 m。基坑呈長條形，東西長367 m，南北寬45～58 m。因基坑北側涉及到老隧道的敞開拆除段，開挖深度為0.9～16.8 m。

4.2 基坑優化劃分

考慮到基坑呈現長條形，南側緊鄰二標基坑，北側為老隧道敞開段，且開挖深度也不盡相同，結合現場交通狀況，把原本長733 m的基坑劃分為2個基坑A1、A2，中間采用圍護墻體隔斷。

A1基坑面積2 369 m2，長寬各約50 m，近似正方形，最大挖深16.8 m；A2基坑面積9 493 m2，長670 m，挖深在0.9～14.5 m之間。根據交通組織，挖土階段先施工A1區，隨后A2區施工。

4.3 基坑圍護選型

本工程隧道圍護結構采用地下連續墻結合鋼筋混凝土支撐及鋼支撐形式。隨著深度變化，地下連續墻寬度為1.0、0.8、0.6 m等多種，其中A1及A2采用厚1.0 m地下連續墻分隔，深度在25～36 m之間。

新老隧道分界橫向止水帷幕采用雙排φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁，樁底標高－20 m。常規段采用φ850 mm三軸攪拌樁裙邊加固，寬3.85 m，加固至坑底下4 m。

A1基坑近似正方形，支撐系統采用對撐角撐結合支撐體系，共設置4道混凝土支撐，地下連續墻頂部設置冠梁兼作第1道支撐的圍檁；A2基坑呈長方形，總體采用首道為混凝土支撐＋多道φ609 mm×16 mm鋼支撐形式，隨著挖深的不同，鋼支撐由3道漸變成1道。

豎向支撐體系采用臨時鋼立柱及鉆孔灌注樁組成的立柱樁作為水平支撐系統的豎向支撐構件，鉆孔灌注樁直徑為800 mm。臨時鋼立柱采用由等邊角鋼和綴板焊接而成的4∠160 mm×16 mm型鋼格構柱，其截面為460 mm×460 mm。立柱插入鉆孔灌注樁中，插入深度為3.0 m。

5 施工關鍵技術

5.1 施工交通導行及施工區域劃分

世紀大道、楊高南路2條道路均為主干道，交通流量高。交叉點目前是一個五岔路口（涉及7條道路），世紀大道雙向8車道，且有人行道和非機動車道。施工期間要保證交通正常運行。

原有管線多、路口電桿、信號燈、標志標牌密集，需要搬遷工作量較大。

為保證現有交通的運行，經研究整個工程需要分為多個工作斷面來完成。

世紀大道南側和楊高南路東、西側均需要辟筑臨時便道，分階段保證施工過程中整個交叉口的機動車、非機動車和行人的正常通行。

便道結構層盡量以新的道路結構層設計施工，采用厚30 cm的C30混凝土（單層12 mm@200 mm網片）＋厚8 cm粗粒式瀝青混凝土＋面層厚5 cm的SMA統一罩面。此部分道路施工均在銑刨原有瀝青路面后施工，設計路面高于現狀路面。

5.2 降水施工

本工程基坑開挖深度范圍內主要為潛水含水層，開挖面以下存在承壓水。根據已實施的很多基坑工程的成功實踐經驗，類似基坑工程的降水設計施工采用減壓深井、疏干深井、觀測井等分層進行針對性降水。

5.2.1 疏干深井

疏干深井的特點為深井管井，施工工藝成熟，是上海、南京等地區較深基坑淺部潛水平常采用的降水形式，在降水設計、質量及施工控制方面已積累了豐富的相關施工經驗。

疏干深井抽水運行時因基坑圍護結構均隔斷，對周圍環境影響小，可以根據基坑開挖的深度提前降低水位，從而減少土體含水率，有效提高土體物理力學性能指標，提高土體固結程度，增加地基抗剪強度。

5.2.2 疏干減壓混合深井

疏干減壓混合深井一般是針對2個或2個以上含水層同時作用而設計的降水井。根據各個含水層的厚度，從地面向下交替布設實管與濾管。相較于常規降水井管，混合井有一井多能，同時起效的特點。

雖在疏干的同時可以減壓，但過早地開始抽降承壓水，尤其在深大基坑工程和環境條件要求嚴格的基坑工程中，對周邊環境不利，因此在目前的施工中慎用。

5.2.3 減壓深井

減壓深井特點為能降低承壓含水層的承壓水水頭，將其控制在安全埋深以內，以防止基坑底部發生突涌造成不必要的損失和安全問題，確保施工時基坑底板的穩定性；且可盡量避免減少由于減壓降水引起的地表沉降以及降水對周邊建（構）筑物的不利影響；同時還能控制降水引起的地面沉降位移，避免產生較大差異沉降。施工時需控制降水對坑底土體變形的影響，減少在坑內梁、柱等圍護、支護結構體內產生的附加應力以保證施工安全。

5.3 A1土方開挖

5.3.1 開挖流程

A1區土方開挖流程為：第1層土開挖至第1道支撐中心線下，完成后施工第1道混凝土支撐及棧橋；第2層土開挖至第2道混凝土支撐中心線下，后架設第2道混凝土支撐；第3層土開挖至第3道混凝土支撐中心線下，后架設第3道混凝土支撐；第4層土開挖至第4道混凝土支撐中心線下，后架設第4道混凝土支撐；第5層土開挖至基坑底標高，完成后施工局部深坑；澆筑大底板、側墻結構，待大底板、側墻結構達到設計強度后拆除第4道混凝土支撐；繼續澆筑側墻、中隔板及其以上1 m高側墻結構，待側墻及中隔板結構達到設計強度后拆除第2、第3道混凝土支撐；繼續澆筑東西側墻及頂板結構，待結構達到設計強度后拆除第1道混凝土支撐，并回填土。

開挖方式為：根據設計圖紙要求及地質勘探報告，地下室基坑除了首皮土采用分區域大開挖之外，其余每層土方采用分層、分區、分塊開挖的原則施工，待上層水平結構構件達到設計要求的強度后，向下分層、分區、分塊開挖至下層結構梁底標高2 m左右[1-4]。

通常國際市場價格是公認的合理價格，而國內的批發價格竟遠低于國際市場價格，除了稅收因素，已不能從正常的原油及加工成本去解釋。以此作為市場價，必然導致市場的混亂和迷茫。

5.3.2 人工釬土

在開挖至土方開挖各工況設計標高時，需留厚200 mm土體進行人工釬土放樣；該部分土體嚴禁機械擾動，機械挖土的標高只允許正偏差，嚴禁負偏差。

5.3.3 土方開挖階段基坑排水措施

本工程除在基坑周邊采用排水溝排水嚴禁地面水流入基坑外，還必須在土方開挖階段保證基坑內的排水措施，確保不因積水而影響土方開挖施工或影響開挖安全，保證施工場地整潔。在逆作挖土階段，在取土口處開300 mm×200 mm排水溝，中間設置集水井，進行基坑的集水、排（抽）水工作。

5.3.4 土方外運及渣土垃圾處置措施

為確保文明施工，本工程在土方開挖、外運、建筑垃圾的清運、場內積水排放、周邊道路保潔等方面均有專人看護，作為文明施工的措施來嚴格控制。

5.3.5 文明施工

在施工時落實道路保潔、場內保潔的專職人員和相應的措施，督促土方車輛不得超載，不得裝載稀泥，防止土方、垃圾在運輸過程中散落、滴漏；在工地大門口設置自動沖洗系統，并結合高壓水槍對土方車輛的輪胎進行清洗，確保輪胎清潔無淤泥后方可把運土車開出工地大門；在工地大門口向外的一定范圍內鋪設麻袋作為道路保潔措施；土方運輸車出工地，在外運時對路面的保潔，由土方運輸單位負責。土方運輸時，應盡量少利用靠近居民區的門進出，以免影響周邊居民的生活，夜間運輸時禁止鳴喇叭。

5.4 A2坑土方開挖

A2區土方開挖流程為：第1層土開挖至第1道支撐中心線下，完成后施工第1道混凝土支撐及棧橋；第2層土開挖至第2道鋼支撐中心線下，后搭設第2道鋼支撐；第3層土開挖至第3道鋼支撐中心線下，后搭設第3道鋼支撐；第4層土開挖至基坑底標高；澆筑大底板、東西側墻結構，待結構達到設計強度后拆除第2、第3道鋼支撐；繼續澆筑東西側墻、頂板結構，待結構達到設計強度后拆除第1道混凝土支撐，并回填土。

5.4.2 基坑排水

A2坑為長條形，基坑本身自有坡度，所以利用自有坡度在基坑兩側挖出排水溝以便積水雨水的排出，在基坑最低處用水泵強排。

5.4.3 積水的處理

A1坑與A2坑相接最深處容易有積水，經過嚴謹的商討后決定采用摻灰的方式以防止積水過多。

5.4.4 土方開挖方式

A2坑本身自帶坡度，所以與A1坑挖土施工不同，由高到低的施工可方便土方挖掘運輸。

5.5 受限空間內土方開挖及運輸

1）基坑土方開挖先實施A1坑土方，待第3階段翻交后實施A2坑土方。基坑東西側為施工便道，寬17 m（12.5 m機動車道＋4.5 m人非車道），A1坑挖土時，在基坑兩側各設置1個施工大門以連通施工便道，形成挖土出土路線。A2坑挖土時，在側坑兩側各設置2個施工大門，在基坑北段設置1個施工大門以連通施工便道，形成挖土出土路線，場地內在基坑北段外側設置鋼筋加工棚及材料堆場，不同分區土方開挖分別安排。

2）因土方開挖空間有限，所以結合以前施工經驗，改造4臺小型挖掘機由基坑兩側對稱開挖。

3）本基坑紅線距離幾個在建建筑物距離太近，所以我們增加了2條棧橋板，同時方便挖掘機施工、土方車運輸，以增加施工面積和安全性。

6 結語

目前本工程地下結構已出地下室頂板，上部結構開始施工。基坑施工期間，軌交9號線正常運營，未發生任何突發事件。基坑施工貫穿上海的梅雨季，北側河畔水位以及駁岸穩定正常。基坑的差層施工過程中，信息化監測數據均處于正常范圍內。

本工程基坑的施工，對周邊環境起到了很好的保護作用，隨著城市高速化的發展，為后續同類型的基坑施工積累了寶貴的經驗。