復雜環境下深基坑綠色施工技術研究

張潔

摘要：本文依托118項目，在城市核心地帶的復雜環境下，通過對方案設計、施工環節控制和周邊環境監測等方面技術進行研究，將對周邊的地鐵線路、老舊居民小區、市政管道的影響降到了最低，成功達到了綠色施工的要求。

關鍵詞：深基坑;復雜環境;地鐵保護;綠色施工

一、工程概況

118項目位于上海市黃浦區城市核心地帶，基坑面積14084㎡，基坑普遍挖深11.5m。項目東側為吉安路，南側為復興中路，西側為濟南路，北側為自忠路。

項目周邊環境十分復雜。項目南側為地鐵10號線的區間隧道，隧道結構的外邊緣距離基坑邊線最近為24.2m。項目南側還有三幢保留建筑，距離基坑邊線最近處為7.1m，其原址位于本項目場地內部，在本項目施工前，將三幢房屋移位至目前位置。房屋進行移位前，先在新址打設灌注樁，澆筑底板，再將保留建筑移位，移位后將對保留建筑進行修繕和改造。項目東側為老舊居民小區，一般為2～3層，淺基礎，距離本工程基坑邊線最近處為21.4m。此外，在項目周邊有大量煤氣、信息、給水等市政管線。

二、工程特點、難點分析

（一）對控制圍護體系的變形和位移要求高

如概況中所述，本工程基坑南側距地鐵10號線隧道區間僅24.2m。地鐵隧道的允許變形要求極其嚴格，施工中各工序的保護施工控制難度極大。

（二）周邊管線及建筑物保護難度高

本工程的東側即為老舊居民小區，南側有保護建筑，均為淺基礎。本工程的基坑挖深達11m以上，不可避免的會對其產生一定影響。除此之外，項目周邊有大量市政管線，最近的管線離基坑邊線最近僅4-5m，也是施工過程中需要進行重點保護的對象。

三、深基坑綠色施工關鍵技術

為保證本工程在施工過程中做到綠色施工，將對周邊環境的影響降到最低，故本工程從方案設計、施工環節控制和周邊環境監測等多方面著手進行。

（一） 方案設計

1基坑分區開挖

本基坑局部進入地鐵50m控制線，考慮到本工程基坑施工將面臨嚴格的地鐵區間隧道保護要求，圍護結構設計以保護地鐵區間隧道的正常運營和滿足地鐵保護指標要求為目標，采取“分區順作、由遠及近”的方案設計。將基坑分為兩個分區，其中靠近地鐵的分區為地下一層區域，挖深為7.1m。遠離地鐵的分區為地下二層區域，挖深為11.50m。基坑分區如下圖所示。

基坑分區施工遵循離地鐵“由遠及近”的開挖順序，即首先施工地下二層區，待其地下室結構頂板施工完成后，再開挖地下一層區。

2、 圍護結構加強

1）地下一層區靠近地鐵一側圍護結構采用?900的鉆孔灌注樁作為圍護結構，樁徑及樁長均比常規設計適當加大。

2）考慮到地下二層區域南側及東側采用地下連續墻更有利于基坑的變形控制、地下水控制，更能有效地保護地鐵隧道及居民樓的安全，地下二層區南側及東側圍護結構采用了剛度大、整體性好、變形小的地下連續墻作為圍護結構。

3）加深地下連續墻入土深度：考慮到南側地鐵隧道區間的變形控制要求，將地下連續墻進入可靠的持力層一定深度，提高抗隆起穩定性，減少了基坑外側土體向坑內移動的趨勢。

4）槽壁加固：為減小地下連續墻施工對周圍環境的影響，同時確保地下連續墻施工質量，在地墻外側、內側采用了三軸水泥土攪拌樁作為槽壁加固。

5）坑內加固：在地鐵保護區范圍內采用攪拌樁裙邊加固，同時選用了擠土效應小，加固效果好的三軸水泥土攪拌樁作為加固樁。

6）水平支撐設計：在支撐體系布置形式中，選擇了支撐剛度較大、受力簡潔的“十字對撐”的布置形式。減小圍護體系的位移。

（二） 施工環節控制

1、圍護體系施工參數的控制

1）槽壁加固及地基加固施工

在槽壁加固施工前，考慮在遠離地鐵側（同時也需遠離周邊建構筑物處）進行非原位的試驗樁施工，試驗樁不小于3組，并在距離三軸攪拌樁試驗樁6m位置處布設土體測斜管，測點數量及深度與三軸水泥土攪拌樁組數及樁長相對應。通過試驗了解三軸水泥土攪拌樁在不同施工參數下對鄰近土體的影響，并通過試驗優化施工參數，以減少三軸水泥土攪拌樁成樁施工的擠土影響。

同時根據試驗數據，調整相應施工參數，并在滿足三軸水泥土樁施工對周邊土體（6m處）的擠壓影響小于2mm后，報告地鐵監護部門并取得同意后，方能在下一階段施工。

鄰近地鐵側三軸水泥土攪拌樁施工考慮先行施工鄰近地鐵側，使土體擠壓方向與隧道反向;同時沿基坑邊按做2組跳4組跳倉施工;施工盡量放在晚間進行，避讓地鐵運行時間，控制施工速率，減少擠土效應，降低對隧道的擾動;并嚴格控制加固鉆進速度及攪拌壓力。

2）地墻施工

在地墻施工前，先進行一幅非原位的試成槽施工，并通過試成槽施工對泥漿性能、垂直度、槽壁穩定等掌握第一手資料，并根據試成槽數據對各項參數進行調整;

成槽時，槽段按做1跳4的次序進行，控制泥漿比重為1.2～1.25，并在混凝土澆筑前對泥漿進行換漿處理，泥漿比重改為1.15左右;鄰近地鐵側地墻施工時，縮短單幅槽段的施工時間，提高施工效率，減少槽段空閑的時間。

2、土方開挖控制

本工程土方根據圍護支撐情況基坑土分三層開挖，第一及第二層皆挖至支撐底，第三層挖至基坑底，同時遵循“分層、分塊、盡早形成支撐或底板”的原則，將基坑每層土方分成若干塊按次序進行開挖。

1）施工流程

第一層土開挖 →中心標高-2.05m支撐及棧橋隨挖土施工→第一道支撐及棧橋養護→第二層土方分塊開挖 →中心標高-8.10m支撐施工→第二道支撐養護→第三層土及深坑土方開挖、澆墊層 →樁基驗收 →底板施工并養護。

2）第一層土方開挖

第一層土方采用大開挖，場地由西向東進行退挖。每一區塊土方開挖至第一道支撐底標高隨即澆筑支撐。

3）第二層土方開挖

第二層土方采用分塊盆式開挖，土方分4個區按順序進行。第二層土方開挖時，根據塔樓所處位置及業主進度要求，首先開挖場地中部，緊跟著進行支撐施工，在對應位置支撐砼施工期間，開挖場地相鄰中部的東西兩塊，盡快形成對撐，待對稱養護達到設計要求后，進行相鄰中部南北兩側土方開挖，同樣以先形成對撐為前提，最后進行角部區域的開挖及支撐施工。

4）第三層土方開挖

第三層土方分按照后澆帶分區由東北向西南進行開挖。

3.2.3 降水施工控制

1）降水形式分析

本工程基坑開挖深度影響范圍內土層以淤泥質粉質粘土為主，含水量較大，處于飽和狀態。因此，需有一定時段的預降水方可保證土體達到基坑開挖要求。

基于以上場地地質條件和水文條件，降水設計采用真空深井進行潛水的疏干降水和深層降水。真空深井即在深井中用真空集水、水泵抽水，以達到基坑降水和土體排水固結，便于土方開挖的目的。由于深井的特殊結構，使真空能作用于地表以下各土層，將土層中自由水充分吸取，匯集于深井之中，由深井內水泵排出，降水效果特別好;同時，土體由于自由水充分排出，在重力作用下，土體孔隙比減小，提高了土體強度，對工程施工安全和環境保護均十分有利。

2）布置原則

降水井數目根據基坑面積按單井有效抽水面積A（經驗值為200㎡）來確定。采用多級濾水管，疏干井加真空的措施，以確保每口井的出水量。

真空疏干井的濾管設計與施工相結合。真空疏干井要結合土層性質和施工挖土的實際工況開啟真空泵，為了和施工相結合，在設置真空疏干井的濾管時要考慮開挖后切割井管與支撐的相對位置關系，以保證在支撐施工的過程中實時有效的施加真空壓力。

3）疏干運行工況

疏干降水提前20天加載真空負壓開始運行，以保證開挖范圍內土方的干開挖。

在降水前，首先施工坑外潛水位觀測孔。潛水水位觀測孔施工完成后及時開啟疏干井進行疏干降水。一般正常情況下，疏干井基本保持24小時連續抽水。出現降水異常時，根據需要進行調整。

本工程采用真空泵抽氣、潛水泵抽水的方法降低潛水位，每3～4口井配備1臺真空泵，每口井單用一臺潛水泵，要求潛水泵的抽水能力應滿足單井的最大出水量，潛水泵和真空泵同時開啟。

（三）周邊環境監測

1、施工監測布置

在鄰近地鐵一側圍護結構中每一定距離設置一根測斜管進行監測。積極同隧道監測單位聯系，及時獲取隧道內部自動監測的最新數據，并根據監測數據對施工參數進行及時調整以保證及隧道變形在規范、設計要求范圍內。

1）地下連續墻測斜管埋設

在地下連續墻施工時，將外徑70mm、內徑59mm的PVC測斜管綁扎在設計位置的鋼筋骨架迎土面一側，底部用專用蓋密封，接頭處用套管銜接并用自攻螺絲擰緊，同時用膠布封閉，隨鋼筋骨架下在圍護之地墻槽內。測斜管長度底部及頂部略短于鋼筋骨架長度5cm。測斜管內的十字導槽必須有一組垂直于基坑邊線。圍護壓頂圈梁開挖面上下各0.5m位置的測斜管外側加Φ108PVC套管保護。當鋼筋骨架整體安置于地墻槽壁完成后，在測斜管內灌注清水以防止可能的泥漿滲入并用專用蓋密封。需注意的是，測斜管埋設的位置應盡量避開混凝土澆筑用導管預留口，以保護測斜管不會因混凝土的澆筑而受到破壞。

2）鉆孔灌注樁測斜管埋設

在基坑圍護鉆孔灌注樁施工時，將外徑70mm、內徑59mm的PVC測斜管綁扎在設計位置的鋼筋籠側邊位置，頂底用專用蓋密封，接頭處用套管銜接并用自攻螺絲擰緊同時用膠布密封，隨鋼筋籠下在鉆孔灌注樁內。測斜管底部及頂部均略短于鋼筋籠長度約5 cm，同時應保證測斜管內的十字導槽必須有一組垂直于基坑邊線，圍護壓頂圈梁開挖面上下各0.5m位置的測斜管外側加Φ109P VC套管保護。當鋼筋籠整體安置于鉆孔中完成后，在測斜管內灌注清水以防止可能的泥漿滲入并用專用蓋密封。

2、信息化施工管理

委托專業監測人員每天進行監測，保證地鐵隧道的沉降量及整個工程施工期間的總沉降量滿足規范及設計要求，一旦超過警戒值立即報警，并通過信息管理系統通報各個相關單位，安排專項事故處理小組迅速作出反應。

3、重點工況下監測加強

在施工到對周邊環境影響較大的工序時，如土方開挖，支撐拆除等，即對周邊圍護、管線等的監測進行加強，一旦發現異常情況立即停止施工，并根據異常情況及時采取措施，避免情況進一步惡化。

三、結語：

從方案設計、施工環節控制和周邊環境監測多方面著手，通過多種手段的綜合運用，如在臨近地鐵及老舊小區的基坑側采用地下連續墻，加強地下連續墻埋深等，在城市核心地帶的復雜環境中，有效的控制了深基坑的變形，將施工對周邊環境的影響降到了最低。

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