緊鄰鐵塔及市政綜合管線的深基坑施工技術要點分析

周友良

上海旗力置業有限公司 上海 201111

隨著城市的進一步發展，可開發建設的土地越來越少，特別是土地資源緊缺的一線城市上海尤為突出，在充分利用地上使用面積的同時，地下空間充分發揮越來越重要。在深基坑施工的周邊土體變形分析中，無限土體假設條件越來越少，作用于基坑圍護結構的有限土體主動側壓力成為目前研究的熱點，但是關于有限土體中的構筑物，如地下熱力管道、紅線內設備熱力鐵箱、通信鐵塔工程等，在復雜工況條件下靠近施工有限土體變形后的受力和位移問題，及構筑物的保護目前研究成果較少。本文以馬橋鎮90號（15A-08）地塊項目為例，研究深建筑深基坑施工對鄰近構筑物的影響。

1 工程概況

馬橋鎮90號15A-08地塊項目地點位于上海市閔行區馬橋鎮昆陽路以東、元江路以北、富業路以西。包括聯排+兩疊+三疊別墅，及容積率為1.0低密度商品住宅項目。住宅地下二層、停車庫地下一層，地下建筑面積65002.17m2。框架剪力墻+PC結構，總建筑高度21.52m。基坑圍護采用重力式擋墻+坑內加固體系，基礎為預制PHC管樁樁基礎。基坑大開挖面積5.2萬m2，大開挖基坑深度4.25m-5.05m，基礎底板厚度400mm。

2 施工環境解析

2.1 施工基本環境

本項目紅線外10m以內元江路和昆陽路綠化帶有水、電、燃氣、有線及通信、熱力管道等市政綜合管線，深基坑施工期間南側元江路和西側昆陽路有眾多大型車輛過往，對本項目鄰近深基坑施工安全、工期及成本等均產生產生復雜影響。除此之外，另外位于本項目西南角的1#9#10#樓南側和西側有三處是本次需要重點關注之處：一是本項目西南角緊貼紅線處有約30m高通信鐵塔；二是南側有上海華電公司直徑500mm的地下供暖熱力管道距紅線3m，在靠近鐵塔位置處有6m*6m*6m*熱力鐵箱埋深比基坑低1m多；三是項目西側靠近鐵塔位置處、在紅線內側2m有約20m長直徑300mm

2.2 巖土地質條件

本項目場地西側及南側圍墻外各存在一條排水溝，溝寬約4-5m，貫穿整場地，溝底標高在4.27-3.97m之間，底部位于填土層中，局部有少量積水。根據原場地形圖，本場地內新近回填了約1-2m厚的填土。故本項目場地內表層①1 層雜填土普遍較厚，厚度在1.90-4.40之間，層底標高在 3.88-0.99 之間。①1層雜填土以粘性土為主，夾碎石、碎磚等建筑垃圾，成份復雜，土質不均，工程力學性質差。在局部厚填土地段缺失第②1層地基土。根據本項目地質勘察結果分析，擬建場地內原有民居雖早已拆除，但局部尚有原建筑物老基礎遺留（含水泥地坪）；根據擬建場地現狀，地勢普遍較高，且有外來堆土，堆土含較多碎石、磚塊等建筑垃圾；另外擬建場地南側緊臨周邊道路，道路路側 沿線可能埋設有地下管線. 根據本次勘察成果，擬建場地 20.00m 以淺分布的第④2-1層灰色砂質粉 土夾粉質粘土，為輕微液化土層。

2.3 水文地質條件

根據本項目場地地質條件，通過地質勘察，本項目主要考慮地下潛水、微承壓水及承壓水。潛水分布于淺部土層中，穩定水位埋深為1.67-3.54m。水位隨季節而變化，年平均變化幅度為1.0-2.5m，另外，場地該層潛水水位會隨場地大面積開挖回填而上升或下降，考慮不利情況，地下水位按0.5m考慮。微承壓水：擬建場地內分布有第④2-1 層砂質粉土夾粉質粘土層、第④2-2層粉砂層及第⑤2 層粘質粉土夾粉質粘土層，賦存于其中的地下水均具微承壓性，主要分布在3.00-11.00m之間。場地內分布有第⑦層粉砂性土，賦存于其中的地下水具有承壓性，主要分布在3.00-12.00m之間。本項目基坑圍護設計可能有關的承壓水主要為賦存于第④2層中的微承壓水。

3 基坑特點及基坑圍護體系設計

3.1 基坑特點

因在項目西側紅線內有20m長、直徑300mm的市政自來水管道暫時無法移位，考慮基坑東側和南側是市政綠化帶，地勢起伏變化較大，局部堆土在2m-3.5m，且又不能影響本項目正常工期，通過圍護設計復核計算，縮短西側圍護壩體寬度，將1#南側、1#9#10#西側及其附近地下車庫原有圍護重力壩（插鋼管）改為重力壩（插工字鋼）+斜拋撐支撐體系，斜拋撐兩端分別與重力壩壓頂梁和基礎相連，以彌補自來水管道占用紅線對圍護重力壩寬度受限的影響，同時也有效保護了市政自來水管道在基坑施工過程不受影響。

3.2 基坑圍護體系設計

根據本工程的開挖深度、場地的工程地質條件和水文地質條件、周邊環境以及工程的工期要求等條件，在“安全、合理、經濟、可行”的指導原則下，本項目圍護設計方案采用除地塊東北角采用止水帷幕+放坡大開挖的形式外，其余區域均采用雙軸水泥土攪拌樁重力式擋土墻作為圍護形式，西側和南側1#9#10#區域范圍內，采用700@1000mm雙軸水泥土攪拌樁重力式擋土墻內插700×300mm、長13m型鋼+砼圍檁支撐+斜拋撐支持的圍護形式。重力式擋土墻為3.2m-5.2m寬700@1000，內插13m 長H700*300型鋼，插筋為3-7根12鋼筋，間距1m，長1.2m，錨入壓頂150mm，并插入1-2根鋼管48X3.5@1000mm長6m-9m，間距1m，局部區域坑內補強。

4 深基坑施工技術要點分析

4.1 基坑圍護施工

4.1.1 基坑圍護精準測量布控

由于該處基坑圍護距離熱力管道及熱力鐵箱較近，在測量定位方面務必精準。根據市政規劃紅線坐標基準點，結合現場地貌和地勢實際情況，采用GPS全站儀、經緯儀及水準儀進行三級測量布控[1]。由于地塊南側和西側均為市政綠化堆坡，地勢高低起伏較大，故根據市政規劃紅線采用GPS全站儀進行第一級測量布控點于地勢平坦的場內施工臨時混凝土道路上4個閉環首級控制點；根據基坑圍護軸線和場地面積范圍大小，并結合2臺雙軸攪拌樁機施工的工況，將基坑分塊并對每塊設置二級控制點；兩臺雙軸攪拌樁機在施工前，利用經緯儀和鋼卷尺，采用角度距離交匯法進行各樁位定點。

4.1.2 雙軸攪拌樁施工和型鋼插入

1、泥漿水灰比按0.55及水泥參量不小于13%進行控制，為了防止漿液離析，將備制好的漿液不斷攪動再倒入集料池內以供噴漿用，同時做好泥漿水灰比檢測并及時調整。

2、攪拌工藝采用兩噴三攪。第一次噴漿攪拌待漿液到達噴漿口樁底30秒后，噴漿頭邊噴漿邊提升攪拌，并將漿液和土攪拌均勻，且攪拌頭提升速度控制在1m/min直至樁頂設計標高，攪拌下沉速度控制在0.5m/min，漿液流量控制在40L/min；第二次噴漿重復第一次噴漿即可。同時將垂直度控制在1/200以內等。嚴格控制每根水泥土攪拌樁搭接時間，并控制在16h 以內；如超出16h以外則需要進行冷縫處理，即采用后一根樁套打前一根樁，并在外側補打一根樁，確保不漏水。

3、H型鋼插入。規格為700×300mm、長13m的H型鋼在插入前嚴格做好污垢和鐵銹的處理；考慮H型鋼回收再利用，在插入前對其做減磨處理。每攪拌2根樁，及時并在30min以內插入表面防污和減磨處理過的H型鋼。同時將內插H型鋼攪拌樁的水灰比調整為0.65，打拔機輔助插H型鋼，雙軸樁單機施工速度控制在20m/天。

4.1.3 混凝土圍檁和支撐施工

雙軸攪拌樁圍護區域，內插型鋼施工段均設置截面1100mmx600mm鋼筋混凝土圍檁，在圍檁轉角處均設置同圍檁混凝強度等級的600mmX600mm混凝土支撐，以減小不規則和薄弱維護造型對基坑影響。混凝土圍檁和支撐施工時，重點控制鋼筋綁扎、混凝澆筑質量及與H型鋼的錨入鏈接等。

4.2 基坑降水施工

利用地下水位降低后的土體固結來提高基坑被動區土體強度，從而減少坑底隆起和圍護結構的變形量。根據本工程地質條件及工期等因素，在基坑開挖前采用深井降水和局部疏干井提前14天進行預降水，并將地下水位將至基坑低500mm以下；基坑開挖后在原有降水的基礎上，采用輕型井點+大功率多臺潛水泵相結合的方式來排干基坑明水。整個基坑深井降水最終持續到地下結構施工完成。

4.3 土方開挖

4.3.1 土方開挖

為了減小土方開挖對基坑圍護結構體系變形對通信鐵塔及熱力管道等的影響，雙軸水泥土攪拌樁按總樁數的1%且不少于3根鉆孔取芯檢測合格后方可開挖。1、跳倉分層開挖。結合設計事先規劃好1#9#10#樓后澆帶或基礎底板施工縫位置，先開挖1#樓、再開挖10#、最后開挖9#樓；每層厚度控制在3m以內，與維護結構體相鄰土方遵循先慢后快原則開挖，一旦圍護體暴露出來其余土方較快開挖，爭取基礎底板施工時間；同時土方臨時1:1.5二級放坡，土坡中間平臺寬度大于3m。2、大基坑小開挖。兩次開挖圍護結構體附近13m以內的土方。圍護13m以內1/3深度范圍土方開挖→圍護13m以外土方開挖→配筋墊層施工→斜拋撐安裝→跳倉開挖圍護13m內剩余土方。

4.3.2 斜拋撐安裝

考慮基礎鋼筋的成品保護，避免在開挖圍護圍護結構體附近土方時挖掘機碾壓壞基礎預留鋼筋，原將斜拋撐下端直接支撐在基礎底板上改為增加并支撐在基礎配筋墊層上[2]，配筋墊層15m寬*300mm厚，待基礎配筋墊層達到設計強度之后安裝Φ600、壁厚16mm的鋼管斜拋撐，待斜拋撐安裝好之后方可挖除預留距圍護重力壩13m的土方。每道斜拋撐安裝完畢后需分次逐步施加到50噸，然后采用鋼塞鐵塞緊焊牢灌漿。

4.3.3 其它注意事項

土方開挖過程中嚴禁超挖，特別是嚴禁超挖損壞圍護結構體；挖后按照隨挖隨撐的原則采用同基礎底板強度等級的混凝土及時撐住圍護結構體，第一時間縮短圍護結構體懸臂長度等。

5 基坑監測與變形控制

5.1 監測點布置

在基坑施工期間，西側、南側距離道路較近，存在一定風險，需加強對這兩側圍護結構穩定性、通信鐵搭及熱力鐵箱的監測。本項目基坑安全等級三級，周邊環境等級三級，監測等級三級。在基坑施工過程中對基坑邊線以外開挖深度兩倍（約10m）范圍內的周邊環境進行布點監測，本工程沿圍護頂部間距15-20左右米設置一垂直和水平位移監測點，垂直和水平位移監測點為共用點。結合巡視檢查主要監測要點如表1所示。

表1 基坑檢測偏差表

5.2 監測頻率

提高基坑檢測強度。本項目土方開挖前，不僅在圍護重力壩體上按設計要求布置基坑檢測點，在鐵塔、熱力管道及紅線內自來水管道均布置檢測點（鐵塔和熱力管道在樁基施工階段就已經開始檢測），檢測周期從基坑開挖開始直至基坑回填結束[3]。施工期間加強基坑與周邊環境巡視，基坑開挖期間監測頻率每天不少于1次。當檢測數單日超過3mm或累計超過42mm，則組織設計、施工單位、總包單位及監理單位研究變形預警應對措施。

5.3 檢測報警

本項目基坑工程根據監測報警值采取觀察和處理兩種方式。基坑監測特別留心1#9#10#樓基坑開挖后至底板混凝土澆筑7天后的圍護結構頂部變形、圍護結構（土體）深層水平位移、坑外地下水位、坑外地表豎向變形及周邊環境變形等監測，正常情況保持1次/天，其余監測事項均1-2次/周。當監測數據單日達到報警值或累計變形報警時，第一時間組織總包、監理、設計、監測等單位現場查勘分析，如連續3天單日報變形警且變形趨勢在擴大或累計變形報警后單日變形趨勢擴大，則采取應急加固或調整施工節奏等措施；反之，則不需要處理繼續觀察即可[4]。

6 結論

馬橋鎮90號15A-08地塊項目1#9#10#在鄰近周邊通信鐵塔、熱力管道等綜合管線的復雜工況條件深基坑施工，通過采取基坑圍護+斜拋撐等結構圍護支撐體系、專項土方開挖方案、降水及基坑監測等技術措施的有效落實，馬橋鎮90號15A-08地塊項目1#9#10#樓地下結構工程施工不僅安全性得到了保障，順利完成地下結構工程施工，其地下結構工程施工安全、質量及進度均達到了預期效果；同時本次深基坑施工也未對周邊通信鐵塔、熱力管道等市政綜合管線產生影響，也得到了通信鐵塔公司、上海華電公司及馬橋相關政府的一致好評。