上海市中心城區建筑工程深基坑施工技術分析

徐 森

(中鐵十五局集團第二工程有限公司，上海 201713)

1 項目概況

本工程位于上海市閔行區顧戴路2618號，屬于上海市中心城區，如圖1所示。原址的4層建筑已拆除，改擴建后建筑總面積為23 499.78 m2，分為地下2層、地上5層。本項目占地面積為11 612 m2，基坑開挖面積為5 191 m2，一般開挖深度為9.45 m，最深處開挖11.15 m，屬于深基坑工程，基坑安全等級為二級。

圖1 項目位置及周邊環境平面圖

1.1 周邊環境

基坑北側與廟橋港河道緊鄰，與河道藍線相距9 m，東西兩側為4～6層公寓，公寓均為PHC管樁基礎，框架結構，基坑東邊離最近建筑物僅6 m，西邊離最近建筑物25 m，紅線外南側為顧戴路，顧戴路下埋設有電力電纜、通信光纜、自來水管、消防水管、雨水管道、污水管道等重要市政設施。

1.2 地質情況

(1)地下水：本工程內對基坑工程有影響的地下水主要是淺層潛水，水位埋深0.30～0.70 m，標高為+3.46～+4.05 m，設計時按水深0.5 m考慮。

(2)不良地質現象：本場地無不良地質現象。

(3)本場地內對基坑工程范圍內影響的主要土質描述如下：

第①1層雜填土：普遍分布；含碎石、碎磚、混凝土塊等建筑垃圾及生活垃圾雜物，局部表層為水泥地坪。

第①2層浜填土：主要分布在西北側；含腐殖質、碎石及少量生活垃圾，有腐臭味。

第②2層灰黃色粉質黏土：該層厚度較薄，局部缺失；濕～很濕，可塑～軟塑，壓縮性中等；含氧化鐵條紋及鐵錳質結核，無搖震反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。

第③層灰色淤泥質粉質黏土：普遍分布；飽和，流塑，高壓縮性；含少量云母、有機質，夾薄層粉性土，無搖震反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。

第③夾層灰色砂質粉土：普遍分布；飽和，稍密，中壓縮性；含少量云母，夾薄層黏性土，土質不均，無光澤，搖振反應迅速，韌性低，干強度低，宜出現管涌。

2 工程的特點、難點及對策

結合現場地質、周圍環境，以及深基坑的施工工藝，經過研究分析，確定工程的特點、難點，并研究出相應的施工對策，具體見表1。

表1 工程的特點、難點及對策

3 本工程深基坑圍護設計概況

結合基坑臨河道、臨管線、臨周邊建筑的周圍環境因素及基坑施工范圍的地質條件，考慮確保周邊建筑物、河道、管線及施工過程中的安全與成本，本項目圍護結構采用鉆孔灌注樁+三軸水泥土攪拌樁作為擋土止水系統，豎向設置2道鋼筋混凝土內支撐的支護形式。

3.1 止水帷幕

考慮與周邊建筑物、河道、管線距離都很近的因素，而且深基坑施工止水效果對基坑施工安全影響的重要性，止水帷幕采用單排φ850@1 200 mm三軸攪拌樁，有效樁長17.0 m，水泥摻量20%、25%，搭接方式為套打一個孔。

3.2 圍護樁選型

根據上海市類似的基坑開挖深度及工程規模，圍護結構可采用鉆孔灌注樁和SMW工法樁兩種形式。由于本工程是地下2層且采用2道支撐體系,施工周期較長,同時考慮到基坑緊貼東側公寓,若采用SMW工法樁,存在型鋼難以拔除的問題且安全可靠性弱于鉆孔灌注樁,綜合比較后確定采用鉆孔灌注樁作為圍護結構，采用φ850 mm(有效樁長為20.5 m)和φ950 mm(有效樁長為22.0 m)兩種。

3.3 支撐、棧橋、立柱系統

為有效地防止基坑變形，本工程支撐采用2道鋼筋混凝土做支撐以及部分棧橋樁(30 cm厚C30鋼筋混凝土)，用于出土車輛出入，立柱體系采用φ800 mm鉆孔灌注樁(支撐立柱有效樁長為23 m和棧橋立柱有效樁長為26 m兩種)，格構柱為主受力構件為4L160×14型鋼。

3.4 降水

本工程按每250 m2不少于1口井的規范要求，分散布置22口真空深水井進行基坑內疏干降水。

4 深基坑施工階段具體要點

經過對本項目深基坑的重難點進行深入研究，結合前期工程樁已完成的情況，確定本項目的深基坑具體施工工況如下：

(1)施工圍護樁：先施工三軸攪拌樁，養護7 d后再施工鉆孔灌注樁；坑內加固樁必須待工程樁施工完成7 d后，方可施工；基坑邊線附近的坑內加固樁需待坑外圍護樁施工完成7 d后方可施工。

(2)先施工第一道支撐(應在相應位置土方開挖完成后10 d內形成支撐)，養護至設計強度的70%后，開挖、施工第二道支撐(應在相應位置土方開挖完成后10 d內形成支撐)；第二道支撐養護至設計強度的70%后開挖至坑底。開挖至坑底后隨挖隨澆搗墊層。

(3)施工結構底板，底板與圍護樁間設置通長傳力帶，混凝土強度可同底板(應在相應位置土方開挖完成后30 d內形成底板與圍護樁傳送帶)。

(4)底板及傳力帶養護至設計強度的70%后，拆除第二道支撐。

(5)拆除第二道支撐后，施工地下二層結構及地下二層頂板傳力帶。

(6)地下二層頂板及傳力帶養護至設計強度的70%后拆除第一道支撐。

(7)回填至±00。

按照施工工況，分析出在深基坑施工中三軸攪拌樁、鉆孔灌注樁、降水施工、土方開挖施工是深基坑施工的要點。

4.1 三軸攪拌樁施工要點

本工程的三軸攪拌樁的具體施工工藝流程為：測放軸線→清挖溝槽→定樁位→攪拌樁機就位→校正垂直水平→開啟空壓機，送漿至樁機鉆頭→鉆頭下沉至樁底，達設計孔深噴漿、氣→鉆頭提升至地表。

本項目水泥攪拌樁采用P.O42.5普通級硅酸鹽水泥,水灰比1.5(在臨近建筑物處水灰比為1.2)，水泥摻入比為20%、25%。具體施工要點如下：鉆機下沉速度為0.5～1 m/min，提升速度為 1～2 m/min；攪拌樁養護期不得小于28 d，28 d齡期無側限抗壓強度不得小于0.8 MPa；樁底標高誤差5 cm內，樁位誤差5 cm內，樁徑誤差1 cm內，垂直度誤差1/200內；相鄰樁施工間隔不超過24 h，否則作為冷縫記錄在案并進行處理。

4.2 鉆孔灌注樁施工

本工程的鉆孔灌注樁(含立柱樁)共396根，采用φ850 mm和φ950 mm兩種，具體的施工工藝流程為：施工準備→測量放線→樁位復核→護筒埋設→鉆機就位→鉆進成孔→一次清孔→吊放鋼筋籠→鉆架移位→格構柱安放校正→導管安裝→二次清孔→沉渣測量→灌注水下混凝土→成孔→樁機移位。

具體施工要點如下：鉆孔灌注樁施工前先進行試樁，確定鉆機鉆進的施工參數，灌注樁排樁采用間隔成樁的施工順序，剛完成混凝土澆筑的樁與鄰樁成孔安全距離不應小于4倍樁徑，或間隔36 h以上；灌注樁主筋保護層厚度為50 mm；樁位誤差50 mm內，樁徑誤差 30 mm內，成孔垂直度誤差1/150內，沉渣厚度≤200 mm，確保鉆孔灌注樁施工質量。

4.3 降水施工

本工程采用22口真空深井進行坑內疏干降水，預降水時間不宜少于15 d，坑內地下水降低至開挖面以下0.5～1.0 m方可進行土方開挖，并隨時做好井內降水記錄，進行水位觀測，做到按需降水。在土方開挖中，已完成的井管要特別注意保護，離井管50 cm時采用人工開挖。同時在基坑內外設置由排水明溝、集水井構成的集水明排系統，確保能將雨水及污水及時排出坑外，沿基坑邊及坡頂周邊四周設置排水明溝，排水溝尺寸為300 mm×400 mm。

4.4 土方開挖施工

本基坑自北向南類似于長方形，遵循“時空效應”原理，按照“分區、分層、分段、限時、對稱、均衡”原則進行土方開挖和設置支撐，本工程土方開挖分四個階段：

(1)第一階段：為-0.350～-2.000 m(第一道支撐梁底)首層土方開挖，從北向東、西、南環形開挖進行；區域間土方采取1∶1.5放坡，隨挖隨施作圍檁梁、支撐梁、棧橋。

(2)第二階段：將第二層土方自北向南基本均分為①～⑤5個區域，第一道支撐達到強度的70%后，對-2.000～-6.500 m(第二層道支撐梁底)的第二層土方開挖，第二層挖土在第一層挖土流程的原則下，結合第二道支撐施工，按②→④、①→③→⑤順序進行開挖；采用盆式開挖原則進行開挖；總的分5塊完成，先從中間2組對撐區域中部開挖，然后再對撐兩側均勻同步對稱開挖，并限時完成對撐施工；對撐完成后跳倉開挖角撐部位，并限時完成角撐施工，結束第二道支撐施工；各區塊間土方采取1∶1.5放坡。

(3)第三階段：主要為-6.500～-9.550 m(基坑坑底)的第三層土方開挖，第三層挖土在第二層挖土流程的原則下，結合基礎底板自北至南分塊1區、2區順序進行開挖，先開挖中間區塊的土方，后開挖南北區塊的土方，每個大區塊又分成若干個小塊，區塊間土方采取1∶1.5放坡，開挖后墊層，隨挖隨澆筑。

(4)第四階段：主要為集水坑、電梯井等局部深坑土方的開挖，須在墊層澆筑完畢后方可進行。

5 信息化施工

在基坑整個施工過程中全面進行施工監測，確保周圍建筑物、河道、管線和施工的安全，監測內容包括對環境的監測和圍護結構的監測。及時預報施工中出現的問題，以指導施工。

5.1 監測內容

根據本工程的實際周圍環境及基坑的施工情況，本工程主要監測內容及布置監測點情況見表2。

表2 各項目監測點數量一覽表

5.2 監測頻率及報警值

本工程的監測頻率為：圍護樁施工階段，2次/周；基坑開挖至支撐拆除階段，1次/天；底板澆筑完成至地下結構施工至±0.000，不低于3次/周；地下結構施工結束后1個月內，不低于1次/周。當監測數據日變化值很大或速率連續多天報警或累計達到報警值時應加強監測頻率，并及時將監測數據上報給監理、設計等單位進行判斷研析，確定下一步具體施工方案。

監測報警值指標見表3。

表3 監測報警值指標

6 結束語

本工程處于上海市中心城區，場地狹窄，周圍河道、建筑物、管線等毗鄰，在深基坑施工的過程中必須選擇安全性極高的圍護施工設計方案。在施工的過程中，三軸攪拌樁做止水帷幕，鉆孔灌注樁+兩道混凝土支撐是基坑內施工的安全保障，而土方開挖則是施工中的重中之重，確保挖土前降水到位，挖土的過程必須按照設計工況實施，遵循“先撐后挖、分層分塊”原則，在施工過程中做好三軸攪拌樁、鉆孔灌注樁、降水、土方開挖的施工質量控制，同時加強對周邊河道、建筑物、管線及基坑圍護支撐、水位的監測，用信息化手段確保基坑安全。本工程嚴格按照既定施工工況施工，控制施工過程質量，落實監測指導施工過程，施工過程中未出現安全預警現象。項目目前已順利完工，希望通過本文對上海市中心城區具體工程實例深基坑施工技術的分析，對類似工程能夠起到一定的借鑒意義。