軟土地區敏感環境下深基坑工程設計與實踐

連柯楠 談永衛 宋青君

(1.華東建筑設計研究院有限公司上海地下空間與工程設計研究院，上海 200011；2.上?；庸こ汰h境安全控制工程技術研究中心，上海 200011)

0 引言

上海作為長三角經濟發展的核心區域，城市建設始終走在全國前列。隨著對地下空間的需求和關注的不斷提升，地下空間開發過程特別是復雜地層和敏感環境條件下深基坑工程中面臨的諸多問題逐步凸顯。本文以上海SK大廈基坑工程為背景，重點介紹了項目中遇到的難點問題和應對措施，可為類似項目提供一定的工程借鑒。

1 工程概況

1.1 基坑概況

上海SK大廈項目位于上海市世博園區黃埔江南延段ES2單元15-1地塊，由耀龍路、耀元路、濟明路、友誠路合圍。本工程為地上60層，總高約275 m的超高層建筑，地下整體設置3層地下室。項目基坑面積約20 900 m2，基坑周邊延長約560 m。裙樓區域開挖深度約15.5 m，塔樓開挖深度約18.5 m。本工程采用整體順作的施工方案，采用800 mm厚“兩墻合一”地下連續墻結合三道鋼筋混凝土支撐的支護方案(見圖1)。

1.2 環境概況

本工程周邊環境敏感，保護要求較高。基地周邊主要保護對象為場地周邊道路、管線和地塊間連通。場地東北角地下室外邊界位于軌道交通7號線控制線(50 m退界線)以外約6 m，圍護體設計時可不考慮基坑開挖變形對隧道的影響，但應重點關注基坑抽降承壓水對地鐵隧道、管線、連通道等周邊環境及設施可能會造成的不利影響。

1.3 工程水文地質

1.3.1地質概況

擬建場地位于上海市浦東新區世博板塊浦江耀華商務區，地貌類型為濱海平原?；貙俟藕拥婪植紖^，表部土層分布不穩定，場地西側地段分布為第①3層江灘土，東側則為第②層分布區；中部土層分布相對穩定，開挖面上下主要為流塑第③層淤泥質粉質粘土層和第④層淤泥質粘土層；下部土層第⑨1層頂面埋深有起伏，局部甚至缺失，第⑨2層分布相對穩定(見表1，圖2)。

1.3.2地下水情況

場地內的地下水可分為潛水、微承壓水和承壓水三種類型。

表1 土層物理力學性質綜合成果表

潛水一般賦存于淺部土層中，主要補給來源為大氣降水入滲及地表水徑流側向補給，勘察期間水位標高約為4.40 m～3.81 m。

微承壓水賦存于第⑤2-1層砂質粉土、第⑤2-3層砂質粉土和第⑤3-2層砂質粉土、粉質粘土互層中。上述土層之間分別分布有第⑤2-2層粉質粘土夾砂質粉土及第⑤3-1層粉質粘土，由于第⑤2-2層及⑤3-1層中夾有多量薄層粉性土，各微承壓水層之間存在著一定的水力聯系，另外，第⑤3-2層之下分布第⑨層砂土承壓水層，承壓水直接補給⑤3-2層，水量豐富，從而使得本場地內微承壓水層與承壓水層之間亦有水力聯系。根據勘察期間對微承壓水的監測情況及注水試驗結果，微承壓水的水頭埋深約為4.0 m。

深層承壓水賦存于第⑨層砂土中，承壓含水層與其上覆的微承壓水層相互連通。根據上海地區長期水位觀測經驗，承壓水水頭低于潛水水位，埋深呈年周期性變化，水位埋深約為3.0 m～12.0 m。深層承壓水層埋深較深，對本工程影響較小。

2 基坑實施難點及應對

2.1 敏感環境條件下地下水應對方案

本工程深層分布有第⑤2-1層、第⑤2-3層和第⑤3-2層等微承壓含水層，經計算復核，第⑤2-1層、第⑤2-3層承壓含水層不滿足承壓水穩定性要求，存在突涌風險。因此，本工程需針對第⑤2-1層、第⑤2-3層承壓水進行減壓降水，由于本工程東北側鄰近軌道交通7號線控制線，且周邊道路下存在大量市政管線以及地塊間的連接通道，為減少基坑實施期間長時間、大面積抽降承壓水對周邊環境的不利影響，基坑的止水帷幕應考慮隔斷第⑤2-3層，并進入第⑤3-1層一定深度，以盡可能形成相對封閉的帷幕體系，切斷坑內外承壓水水平向直接的水力聯系(見圖3)。

另外，根據勘察報告揭示，場地內的微承壓含水層和深層的承壓含水層之間仍有一定的水力聯系，為了防止微承壓含水層的豎向補給造成坑外的深層微承壓水頭下影響地鐵，考慮在該側設置回灌井等措施減少本工程降水實施對地鐵的影響。

基坑實施期間仍需設置相應的降壓疏干井，對坑內承壓水采取按需降壓?；诱浇邓畬嵤┣?，需對承壓水頭進行觀測，復核承壓水穩定性能否滿足基坑開挖要求。同時，基坑開挖前，應進行試抽水，檢驗降水井和降壓疏干井的實施效果。以防止大量抽降承壓水對周邊環境，特別是地鐵隧道、連通道等產生不利影響，確保本工程基坑周邊環境的相對安全。

2.2 復雜地層條件下圍護質量控制措施

根據勘察報告顯示，場地西半部淺層分布有較厚的松散的第①3層江灘土，該土層一方面在地下連續墻成槽施工時易發生塌槽問題，造成地下連續墻夾泥夾砂，嚴重影響地下連續墻成墻質量和隔水性能；另一方面，在基坑開挖時易受擾動，在動水壓力作用下較易發生流砂和管涌險情，危害基坑和周邊環境安全。

為增強地下連續墻成槽穩定性，同時，也增強地下連續墻的止水性能，在江灘土分布區域地下連續墻槽段兩側設置φ650@450三軸水泥土攪拌樁進行槽壁加固，槽壁加固深度至基底以下4 m。槽壁加固攪拌樁采用套接一孔法施工，攪拌樁成樁采用二噴二攪的施工工藝(見圖4)。

而對無江灘土分布的東部區域，在地墻接頭外側設置三根品字形φ800高壓旋噴樁，以增強接頭處的止水和防滲性能，止水旋噴樁樁底嵌入基底以下4 m。

2.3 考慮主體結構實施進度的支撐布設對策

由于業主對塔樓施工進度相當關注，塔樓工期直接制約項目總體工期。為不影響塔樓施工，避免由于拆撐工況等情況造成塔樓工期及進度受影響，在支撐水平及豎向布置時考慮對塔樓區域的避讓。局部位置桿件無法避讓塔樓剪力墻時，考慮對相鄰區域支撐體系進行加強，并在首道及第二道支撐內預埋型鋼鋼骨。在基坑開挖階段，保持現有支撐體系的完整性，而在地下結構施工階段，根據塔樓剪力墻在未拆撐前先要向上施工的需求，鑿除局部相碰位置型鋼鋼骨梁外包混凝土，保留內包型鋼梁，待拆撐時再同步進行割除(見圖5，圖6)。

3 實施效果

本工程基坑面積大，開挖深度深，總體體量較大。基坑自2015年8月首批土方開挖至2016年8月地下結構施工完成總歷時近1年?；訉嵤┢陂g較為順利，施工流水銜接順暢，實施過程中按照設計和相關規范的要求對圍護體系及周邊環境進行了全面的監測。以下以典型監測項目為例對項目的實施效果進行簡要說明(見圖7)。

3.1 圍護體水平位移監測

根據現場基坑監測結果，開挖到基底時，基坑普遍區域地下連續墻水平變形約75.2 mm，基礎底板澆筑完成后變形趨于收斂，拆撐階段圍護體水平變形略有增大，地下結構施工完成后，地下結構總變形約75.8 mm(見圖8)。

3.2 地鐵沉降監測

根據現場基坑監測結果，基坑實施期間地鐵南側隧道最大沉降量約3.0 mm,北側隧道最大沉降量約1.2 mm，整體變形較為穩定，滿足地鐵主管部門變形控制相關要求。

4 結語

本工程為大面積深基坑工程，基坑面臨著周邊環境敏感、地層條件復雜、工期緊張等諸多難點問題。設計結合項目情況，采用地下連續墻結合內支撐的支護方案，并提出針對性的地下水處理方案、圍護質量控制措施和支撐布置對策，保證了項目的順利實施。從實施效果來看，支護結構安全，周邊環境可控，為類似工程提供一定的工程借鑒。