“自穩式基坑支護結構技術”保障某項目基坑邊民宅安全的應用分析

胡峰，顧宏

（1上海陸家嘴金融貿易區聯合發展有限公司，上海 浦東 200126；2上海長凱巖土工程有限公司，上海 楊浦 200093）

隨著城市建設的深入，基坑周邊環境復雜，既有建（構）筑物與基坑邊緣較近，基坑圍護的設計與施工面臨較大的安全技術挑戰。

受基坑周邊環境條件限制，常規的斜拋撐因工序復雜、對施工作業面要求高、影響施工進度因素多等而不作為首選使用?！白苑€式基坑支護結構技術”專利技術因工序簡單、基本無需占用基坑外場地作業、與圍護體同步施工基本不占用有效工期、基坑可實現敞開式土方開挖等優點，逐漸在相應基坑支護中得到應用。若基坑條件復雜，采用“自穩式基坑支護結構技術”專利技術是不錯的選擇。文章結合上海市某基坑工程，以基坑西北側須重點保護2層民宅區域圍護形式選型及成功實施過程為例，為類似工程建設提供相關經驗。

1 工程概況

該項目位于上海市某區，場地面積約 25378m，基坑面積為 21345m，總延長米為657m。地庫普遍區域開挖深度為5.35m，號樓普遍區域開挖深度為5.55m另有若干集水井、電梯井等，深度為1.35～2.95m，擬建場地環境圖詳見圖1。

圖1 擬建場地環境總圖

擬建場地西側和北側有現有道路，道路下有地下管線分布；此外場地東側和南側有河道岸坡(自然駁岸)分布，故場地周邊環境較為復雜。本工程四周紅線除南側局部區域外，大部分區域退界較小，基坑邊線與用地紅線距離均小于1倍開挖深度，用地空間較有限。本工程的各邊線距離用地紅線的最近距離參見表1。

基坑各邊線距離用地紅線的最近距離 表1

2 工程地質條件

2.1 工程地質與地貌

擬建場地地形較平坦，屬長江三角洲濱海平原區地貌類型。

根據勘察報告資料分析，基坑工程影響范圍內場地地基土按成因類型、形成時代、結構特征、工程性質自上而下如表2。

土層物理力學性質綜合成果表 表2

坑底在第③夾層中，工程地質典型剖面如圖2。

圖2 典型土層工程地質剖面圖

2.2 場地內的地下水

根據地質勘察報告，對本項目基坑設計與施工有直接影響的為淺部土層中的潛水，其補給來源主要為大氣降水與地表徑流。潛水埋深約0.40m～1.05m。

本工程基坑開挖深度為5.35～8.50m，深度一般，最淺處埋深為64.80m左右的第⑦層砂質粉土為承壓含水層，按最不利承壓水位埋深3m考慮，根據上海市工程建筑規范《巖土工程勘察規范》（DGJ08-37-2012）第 12.3.3條進行驗算：Pcz/Pwy＞1.05，對本工程基坑施工無影響。

2.3 不良地質現象

據勘察資料，本場地內無明浜分布，但場地內有一處暗浜，呈東西向分布，在西側和中間分別往南延伸，浜土厚度為1.00～2.80m，平均厚度為 2.12m，浜底標高為+0.04～+0.75m；浜土為灰黑色淤泥，內含雜物，有臭味，呈飽和、流塑狀態。

此外場地內表層填土一般厚度為0.70～2.50m，平均厚度為 1.19m，局部地段填土厚度較大，對圍護施工影響較大。

圖3 勘探點平面布置及暗浜分布圖（大孔）

圖4 典型土層工程地質剖面圖（暗浜所處區域）

3 基坑圍護方案選型及實施

3.1 本基坑工程特點

①本工程四周紅線除南側局部區域外，大部分區域退界較小，基坑邊線與用地紅線距離均小于1倍開挖深度，用地空間較有限。

②西北側紅線外為尚有居民居住的6棟無樁基礎磚混結構2層民宅，相應民宅距場地紅線最近距離約為9.0m，對環境敏感度較高，必須重點進行保護；且該區域南側位置臨近暗浜分布區域，浜土厚度較大，為灰黑色淤泥，內含雜物，有臭味，呈飽和、流塑狀態，土質較差。

此外，本項目工程樁為預應力管樁（號房 PHC500、地庫 PHC400），沉樁施工的擠土效應已對場地及周邊一定范圍內的原狀土造成破壞，對基坑變形及民宅穩定有一定影響。

③場地西側及北側紅線外均為已建市政道路，需考慮施工的過程中對道路及市政管線帶來的不利影響。

依據上海市工程建設規范《基坑工程技術規范》（DG/TJ08-61-2010），本基坑普遍區域安全等級為三級，環境保護等級普遍側為三級、西北側為二級。

3.2 圍護方案選型

本工程開挖深度和規模為常規圍護方案，已經比較成熟，在此不再贅述。

相較其他區域，本工程最大的難點在西北側處——6棟無樁基礎磚混結構2層民住宅，不能出現因基坑圍護體的實施影響正常使用或讓居民感到不安。在確保該處民宅安全的前提下，本著安全、合理、經濟、可行的基本原則下，針對本工程的場地內的土層地質條件及場地周邊環境、施工周期等實際情況能采用的方案僅有：斜拋撐方案和自穩式基坑支護結構技術。

3.2.1 斜拋撐方案

①設置斜拋撐相應區域基礎底板需分期實施，支撐點所在底板須提前施工并設置支撐點。不可避免增加底板施工縫設置，對結構有一定不利影響；支撐拆除后，還需對支撐節點進行再處理，增加了施工工序。

②斜拋撐施工工藝要求靠近圍護體側土方預留、形成反向壓坡，待支撐點處底板強度滿足設計要求后，方可進行預留土方開槽外運、斜拋撐安裝，對施工場地要求相當高。本工程該區域緊靠圍墻，圍護體外有效作業面寬度小于2m，且其下部有暗浜分布，基本無法滿足相應工序要求，且占用紅線外場地又無法實施。

鑒于上述原因，前述所有預留土方開槽外運、斜拋撐安裝相關工作只能在基坑內進行。相應工序：反向壓坡土方外基礎底板施工、養護→擬占用基礎底板保護措施落實→斜拋撐位置土方開槽退挖、外運→斜拋撐安裝。受場地限制，斜拋撐安裝設備型號須加大外，土方開挖、外運及斜拋撐安裝效率將大幅降低，工期無法保障；另外，若相應基礎底板保護措施落實不當，還有造成質量問題的可能。

③斜拋撐安裝完成，預留的反向壓坡土方開挖及后期斜拋撐拆除，將會同樣面臨前述②中的相應問題。

④由于斜拋撐施工安拆、土開挖周期長，該區域內下又有暗浜分布，潛在增加基坑安全隱患，同時對基坑外側的圍墻和須重點保護的民宅安全不利。

斜拋撐方案能測算的直接費用有限，且相對較低，但間接增加的項目成本很難綜合評估，施工風險較大。若在本工程上使用須慎重考慮。

3.2.2 自穩式基坑支護結構技術：

該技術通過專利單位近些年在上百項工程實踐中的不斷完善，日益成熟。若在本工程中使用，具有如下優勢：

①實現超前支撐，在圍護體施工時同步進行斜向鋼管支撐施工，基本不占用有效工期，圍檁及支撐施工、養護完成，即可實施基坑土方開挖；

②該工藝施工時在基坑內進行，無須占用坑外有效空間，減少了對周邊環境的影響；

圖5 斜向鋼支撐流水作業施工圖

③約束倉定點注漿工藝，可有效為斜向支撐鋼管提供了設計預期承載能力；

圖6 支撐鋼管約束倉設置圖

④避免了斜拋撐方案中相應留土壓坡、開槽支撐安裝施工、二次土方開挖和拆撐等復雜工序及可能因占用基礎底板引起的質量問題。支撐形成后，即可實現一步到位實現敞開式土方開挖，極大減少土方開挖難度，方便結構施工，減少施工縫設置，大幅縮短施工工期。

圖7 專利技術區域土方開挖、基礎施工圖

雖然自穩式基坑支護結構技術直接造價相對較高，但其可有效減少施工工序、縮短工程工期、減少工程風險，預測費用即為方案實施費用，基本不產生額外費用，可有效節約項目總體資金成本。滿足本工程預期的質量、進度、安全等要求，有效實現對基坑邊2層民宅的保護，是適合本工程的有效圍護方案。

3.3 圍護方案確定

經過近兩個半月的認證，本基坑圍護設計方案最終確定為：普遍區域采用雙軸水泥土攪拌樁重力壩（部分內插H型鋼）、西北側采用土工法+前撐注漿鋼管樁、局部角撐區域采用土工法+一道水平混凝土角撐?；訃o平面布置見圖8，西北角靠近住宅側自穩式基坑支護剖面見圖9。

圖8 基坑圍護平面布置圖

圖9 西北角靠近住宅側自穩式基坑支護剖面圖

3.4 實施效果

該工程基坑圍護工程已全面回填完成，上部結構已封頂。對標設計要求，具體實施效果如下。

3.4.1 “自穩式基坑支護結構技術”斜撐注漿鋼管載荷實驗成果

根據上海東亞地球物理勘查有限公司提供的《某06—01B地塊住宅項目基坑支護鋼管支撐樁靜載荷實驗報告》顯示，本工程單樁承載力及變形均大于設計要求，滿足設計預期。鋼管支撐樁靜載荷試驗成果詳見表3所示。

基坑支護鋼管支撐樁靜載荷試驗成果匯總表 表3

3.4.2 “自穩式基坑支護結構技術”斜撐注漿鋼管區域基坑及民宅監測成果

本工程實施工程中針對性加強了對基坑及民宅進行了現場監測，并將監測數據及時上報設計單位，施工總包單位根據監測數據及時調整施工進度和施工工況，保證了本基坑工程的信息化施工。本基坑工程“自穩式基坑支護結構技術”圍護區段基坑檢測點位布置詳見圖10。

圖10 基坑檢測點位布置圖

①基坑圍護監測成果

根據上海市巖土工程檢測中心提供的《某06—01B地塊住宅項目基坑監測報告》顯示，本基坑工程“自穩式基坑支護結構技術”圍護區段主要監測成果詳見圖 11、圖12。

圖11 圍護體水平位移

圖12 圍護體豎向位移

從圖中可以看出“自穩式基坑支護結構技術”圍護區段基坑圍護頂部的水平位移最大僅為36mm，沉降最大僅為29.6mm，且在底板澆筑完成后監測數據均有回落，滿足設計預期。

圖13 215號民宅沉降監測

②民宅監測成果

根據上海寶冶工程技術有限公司房屋質量檢測站提供的《某06—01B地塊住宅項目西北角民宅監測報告》顯示，以距離基坑最近的215號民宅為例，相應最大沉降量僅為11.74mm，單日最大沉降量不超過2mm，變形量未超過規范要求，不影響其正常使用。

4 綜述

本文以上海市某基坑工程為例，介紹了基坑西北側須重點保護2層民宅區域圍護形式選型及成功實施過程，說明“自穩式基坑支護結構技術”專利技術在本工程上使用是合理的、安全可靠的，達到了設計預期目標。該專利技術具有安全、經濟、高效、綠色低碳等特點，極具推廣價值。