復雜環境地段深基坑施工方法與控制技術探析

孫百新

（浙江省一建建設集團有限公司，杭州 310000）

1 引言

面對大中城市建筑居住人員密集，交通流量較大的環境下，對大型公共建筑的深基坑施工技術問題提出了更高的要求。深基坑關鍵施工技術的施工方法與控制，直接影響著建筑工程的經濟造價及建筑物的安全性，也對社會有一定的影響[1]。因此，做好復雜環境地段區域的深基坑施工管理與技術控制，能夠更快更好地提高施工效率，對確保工程施工質量和安全有著十分重要的意義。

2 工程實例

2.1 項目設計概況

前灘07-02 地塊項目位于上海市浦東新區，項目用地面積10 077 m2，總建筑面積56 523 m2，其中地下建筑面積25 323 m2，地上建筑面積31 200 m2。本項目主要由3 棟單體建筑組合而成，功能為辦公及商業配套用房，地下3 層為車庫及設備用房。

2.2 項目周邊環境情況

基坑北側前耀路離基坑圍護內邊線為28.6 m，西北角耀龍路橋離基坑圍護內邊線距離約27 m；西側外為耀龍路輔道，基坑圍護內邊線距離該側用地紅線約5.0 m；南側外為林耀路，距離用地紅線外為寬約12 m；東側為學校，學校離基坑圍護內邊線約21.5 m。詳情如圖1 所示。

圖1 基坑與周邊環境總平面布置圖

本項目的地下3 層深基坑工程中，通過對周邊的環境分析研究，在確保耀龍路橋運行安全和學校場所建筑物安全的條件下，對基坑支護、土方開挖、地下結構施工等精心設計，周密布置安排各道施工工序，并與各相關方緊密配合，采取相應的技術手段和管理措施，最終地下結構工程施工順利完成，有效地保護了基坑及周邊環境和安全。

3 深基坑施工重點難點

1）項目施工場地小，交通組織及總平面布置困難：地下室外墻邊線距紅線僅3.8 m 左右，基坑幾乎占滿用地范圍，如何組織好現場各施工階段交通和場地布置，做好施工總平面布置的動態規劃是本工程一大難點。

2）基坑開挖深度較深，周邊環境復雜：本工程地下室開挖深度在14.45 m 左右，東側鄰近學校；西北角為耀龍路橋，另外周邊存在著眾多管線，因此，地下室施工存在一定的風險。

3）現場地質情況復雜，文明施工要求高：擬建場地存在多個暗浜、市政管線，且周圍建筑物緊臨基坑紅線，對周邊環境保護工作，文明施工難度較大。

4 深基坑工程主要施工技術措施

為了更好地解決本工程施工中遇到的難點及問題，在施工過程中采取相應技術和管理措施，確保工程質量和安全，具體如下。

4.1 總平面布置規劃

1）為了在施工期間保持材料運輸等車輛進出順暢，本工程在場地東側、西側及南側均設置一個出入口大門，并安裝沖洗設施和門禁系統。

2）辦公室及食堂選用集裝箱活動式臨設，搭設于場地北側空余區域，并根據施工現場進度情況調整臨設位置；考慮到現場場地條件的局限性，生活區部分采用外借等方式解決；現場材料及倉庫選擇在基坑周邊位置。

3）現場按規定設置“五牌二圖”、消防設施和宣傳欄等設施。

4）施工道路及場地：基坑四周及主要道路采用硬化處理；挖土階段主要依靠混凝土棧橋板作為施工道路。

5）施工排水：沿施工場地四周做排水溝及窨井，通過三級沉淀池后排入場外市政排水管網。

4.2 施工機械配置選擇

采取鉆孔灌注樁GPS-10 型及JB170、JB160 型三軸攪拌樁工程鉆機；塔吊擬選用起重性能QTZ315 的塔式起重機，塔吊基礎采用鉆孔灌注樁+格構柱+鋼筋混凝土承臺；其他汽車吊臨時進出配合吊裝施工。

4.3 基坑圍護工程施工技術

1）采用地下連續墻作為擋土結構，具有抗彎剛度大、整體性和防滲性能好、成槽施工對周圍環境影響小以及能適應各種土質條件等特點。

2）混凝土水平支撐能有效地控制地下連續墻的側向變形和墻后土體的沉降，保證墻體的側向位移在地下室使用允許范圍內，保證臨近道路、地下管線以及鄰近建筑物的安全和正常使用。在壓頂梁標高做一圈梁板結構，作為施工棧橋兼施工場地，方便施工。

3）三軸攪拌樁用于內、外側槽壁加固、坑內加固，外側三軸攪拌樁作為止水帷幕兼外側槽壁加固，內側采用三軸攪拌樁作為槽壁加固[2]。

4.4 基坑降水

基坑降水采用疏干井37 口、降壓井兼坑內承壓水觀測井8 口、回灌井兼坑外承壓水觀測井17 口，使地下水位位于開挖面0.5～1.0 m 以下。

4.5 土方工程施工

挖土采用EX-100 挖機4 臺、長臂挖機3 臺，土方運輸車輛18 輛配合施工，土方開挖時間與周邊11-01 地塊同步施工。本工程土方開挖垂直方向分為3 層進行開挖。開挖順序均采用分塊開挖，支撐、墊層分塊隨即形成的方式。墊層、底板施工緊隨挖土進行。由于本工程周邊存在建筑物以及地下管線，整個基坑環境比較復雜，因此，對第二層土方進行分區分塊開挖。整個土方開挖遵循分層、分塊、留土護坡、對稱、平衡的原則，按照分區圖進行施工。

第1 層土體開挖：從地面至第1 道支撐底，標高范圍為-0.50～-1.70 m。

第2 層土體開挖：從第1 道支撐底至第2 道支撐底，標高范圍為-1.70～-6.80 m。

第3 層土體開挖：從第2 道支撐底至第3 道支撐底，標高范圍為-6.80～-11.65 m。

第4 層土體開挖：從第4 道支撐底至基礎底，標高范圍為-11.65～-14.45 m。

土方開挖遵循原則：

1）土方開挖前提是圍護墻、圍檁、土體加固達到設計強度，且基坑預降水達到開挖面深度以下0.5 m。

2）基坑內的深坑必須在普遍區域的墊層形成并達到強度后，方可進行開挖。

3）土方開挖嚴格控制挖土量，嚴禁超挖。分層分段分塊放坡開挖時，必須嚴格控制邊坡坡度，開挖面的高差應控制在3 m 以內。

4）開挖基坑周邊10 m 范圍內堆載不大于10 kN/m2，施工總荷載不大于20 kN/m2。

5）挖土過程中嚴禁機械碰撞圍護墻、工程樁、支撐和井點。

6）專人指揮挖土，嚴禁超挖，基坑開挖時機械挖土寧淺勿深，并經常復測坑底標高。基底土層最后20 cm 采用人工扦土，確保基底表面平整、墊層厚度均勻。土方開挖至基底要及時組織澆搗墊層混凝土。

7）土方開挖期間必須每天進行坑內承壓水水位觀測與記錄，及時按需抽水。

8）委托專業單位實施基坑監測，實行信息化施工，根據監測數值及時采取預防措施，確保基坑和周圍建筑物、地下管線的安全。

4.6 基坑施工時對耀龍路橋的保護措施

本工程西側為耀龍路輔道，基坑圍護內邊線距離該側用地紅線約5.0 m，用地紅線外為寬12 m 的耀龍路輔道，耀龍路輔道西側為耀龍路，基坑圍護內邊線距離道路紅線約27 m。前灘11-01 地塊西側為道路為橋的接坡段，前灘07-02 地塊項目為橋梁斜坡段。07-02 地塊基坑與耀龍路川楊河橋引橋段相對位置圖如圖2 所示。

圖2 07-02 地塊基坑與耀龍路川楊河橋引橋段相對位置圖

基坑工程設計對橋梁保護的重點在于：基坑開挖深度較深、環境保護要求等級高、水文地質條件復雜、工期要求高。針對以上保護要求，基坑設計方案采取了以下關鍵技術措施：

1）在臨近基坑西側采用剛度較大的地下連續墻進行擋土，靠近橋梁保護區域增加地下連續墻插入深度，地連墻采用十字鋼板雙側鐵皮防繞流、雙片式接頭箱固定鋼筋籠的接頭施工方案，對控制基坑變形，提高基坑穩定性有較顯著的作用。

2）地下連續墻兩側設置槽壁加固，控制基坑成槽期間基坑變形。

3）基坑內設置被動區裙邊加固，有效地控制基坑施工過程中圍護體系的變形，更有效地保護了橋梁的穩定及安全。

4）基坑設計采用了3 道鋼筋混凝土內支撐，并采取了以對撐為主，結合邊桁架+角撐的支撐體系，傳力簡單、明確、可靠，保證圍護體穩定具有重要作用。

5）基坑開挖施工，土方開挖遵循先支撐后開挖的原則，分層分塊按照既定次序開挖。保護橋梁附近的區域應該在48 h內進行支護，減少暴露時間，墊層應隨開挖一起澆筑，從開挖到基坑底部12 h 內澆筑。墊層澆筑后，底板的鋼筋應及時綁扎，控制底板澆筑時間，減小對橋梁側的影響。基坑施工時，施工機械、土方車等均不允許停靠在臨近橋梁側，最大限度地減少施工機械對保護橋梁的不利影響。

4.7 基坑東側學校保護技術措施

由于基坑開挖深度為14.45 m，學校位于基坑開挖的影響范圍內，因此，基坑施工會對學校周圍土體產生擾動，引起的土體內應力變化，可能導致學校周邊產生位移、變形。為盡量避免或控制基坑施工對學校產生此類不利影響，在基坑施工過程中對學校進行保護，在學校主體部位及周邊環境設置監測點，便于定時與不定時監測，如發現報警立即采取應急處治措施。學校保護分為3 個階段：第一個階段為樁基施工階段，主要監測圍護樁和工程樁施工階段學校周邊環境及學校本身產生的豎向及水平位移變化；第二階段為基坑土方開挖階段，該階段主要是基坑開挖過程中，對學校周邊環境產生應力釋放，導致學校沉降、豎向和水平變形，監測分析這些變形是否滿足設計要求，同時監測基坑本身變形是否滿足設計要求；第三個階段為基坑回筑過程，回筑過程中，支撐拆除基坑應力釋放，這是基坑變形最大的階段，在該階段，如何控制周邊環境的變形在可控范圍內，是學校保護的主要任務之一。

4.8 深基坑監測控制

本工程實施信息化施工，具體監測內容包括：圍護結構測斜；圍護結構頂部隆沉與位移；坑外地表沉降；坑外土體測斜；立柱隆沉；坑外潛水水位；支撐軸力；周邊建筑物、市政設施及管線監測；基坑塔吊基礎。

1）監測頻率：根據相關規范要求及以往類似工程的經驗，并經設計確認，基坑開挖前，1～2 次/周；基坑開挖到底板澆筑完成后3 d，1 次/d；支撐拆除到拆除完成后3 d，1 次/d；底板澆筑完成后3 d 到基坑回填期間，2～3 次/周。

2）如果因為本工程施工，有下列情形發生，工程應暫緩施工，查明原因，采取措施后方能繼續施工：路面沉降超過30 mm；周邊房屋變形超過報警值。

3）本項目在基坑工程施工中進行了全過程監測管理，各項監測指標正常，檢測數據均在允許范圍以內，符合設計及規范要求，基坑及周邊建筑物無明顯變形現象。

5 結語

通過本工程施工的實踐總結，解決復雜環境地段深基坑施工中存在的問題，從項目總平面布置策劃、施工技術方案編制、施工機械配置選擇、各道施工工藝嚴格把關、對基坑監測管控等方面進行控制，并結合現代新工藝、新技術創新應用，從而在確保施工安全、質量的前提下，順利完成地下結構工程的施工任務，實現了文明施工，綠色環保的目標，為企業和社會創造了較好的效益。