超長超大面積深基坑施工技術(shù)與影響

王珺

（上海長寧建設(shè)項目管理有限公司，上海 200336）

1 引言

隨著城市建設(shè)發(fā)展的日新月異，工程建設(shè)技術(shù)在不斷的創(chuàng)新及更新迭代中，尤其是地下空間的開發(fā)利用。為結(jié)合地下空間的拓展，在工程建設(shè)中展現(xiàn)了各類不同功能的深基坑工程[1]，主要表現(xiàn)為超深和超大面積基坑工程兩大類。超大面積深基坑工程具有影響大、開挖深度大、風(fēng)險高、施工難度大、變形控制要求高等特點，本文結(jié)合長寧區(qū)新涇鎮(zhèn)351 街坊3 丘等地塊項目，圍繞施工技術(shù)、施工控制、基坑監(jiān)測等進行探討，以保證施工質(zhì)量和安全。

2 工程概況

長寧區(qū)新涇鎮(zhèn)351 街坊3 丘等地塊項目（IV-H-03 地塊）含15 棟地上11 層、地下2 層的公共租賃住房。總建筑面積約為210 399 m2，其中，地上建筑面積為125 666 m2，地下建筑面積為847 33 m2。

工程基坑總開挖面積約42 114 m2，周邊延長為982 m。其中，長邊長度為400 m，短邊長度為114 m。本工程場地自然地坪絕對標(biāo)高為+4.000 m。基坑開挖深度11.1～11.4 m。

圍護結(jié)構(gòu)均采用單排鉆孔灌注樁擋土+三軸水泥土攪拌樁止水帷幕+二道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐的圍護體系。

3 周邊環(huán)境

本項目擬建場地位于上海市長寧區(qū)天山西路南側(cè)，外環(huán)高速路西側(cè)。基地北至天山西路輔路，距基坑邊線約38.9 m；東至綏寧河和健身步道，距基坑邊最小間距分別為7.8 m、1.2 m；西至德邦物流中心、上海南空汽修廠、上海空軍機械庫，基坑邊距已有建筑最小間距分別為14.6 m、29.5 m、34.8 m。

與本項目相鄰的兩個項目分別是位于東側(cè)的IV-H-07地塊及位于南側(cè)的IV-K-03 地塊。其中，IV-H-07 地塊在本項目地上結(jié)構(gòu)封頂后進行施工，IV-K-03 地塊在本項目A1 區(qū)出正負零后進行施工，IV-K-03 地塊距基坑邊最小間距為59.04 m。

4 施工順序

為降低對周邊環(huán)境的影響，采取了化大為小、分塊施工的方案。將本工程的基坑沿南北長向劃分為A1 區(qū)（18 922 m2）和A2 區(qū)（23 192 m2）兩個小坑。

開挖順序為：先施工A1 區(qū)，A2 區(qū)留土后施工→待A1 區(qū)地下室結(jié)構(gòu)B1 板施工完成后，完成A1 區(qū)臨近A2 區(qū)一側(cè)的地下室B1 板斜拋撐，再進行A2 區(qū)第一道支撐下土方的開挖→待分隔樁兩側(cè)對應(yīng)分區(qū)內(nèi)的地下室結(jié)構(gòu)均施工完成之后，再鑿除分隔樁，最后將A1、A2 區(qū)相連。如圖1 所示。

圖1 分坑施工示意圖

5 施工技術(shù)

5.1 基坑降水

根據(jù)地勘資料，A1 區(qū)分布有第⑤1t層微承壓水、第⑦層承壓含水層。經(jīng)驗算，第⑤1t層微承壓水對本工程基坑開挖有影響，第⑦層承壓含水層沒有影響，最不利承壓水位埋深3.0 m（絕對標(biāo)高），會造成基坑突涌，需考慮場地承壓含水層對降水的影響。

A1 基坑，降水分為兩個階段：（1）疏干降水：針對坑底以上潛水，布設(shè)77 口疏干井可滿足要求。（2）減壓后疏干降水：針對坑底以下的⑤1t微承壓水層，布設(shè)20 口疏干井可滿足要求。

A2 基坑，地勘資料中無承壓水層，降水均為疏干降水。

5.2 土方開挖

本工程基坑開挖采用明挖順作法，從上到下分層、分段、分塊進行。本工程2 層地下室基坑垂直方向分3 層土體開挖[2]。

5.2.1 第一層土

挖土深度為1.4 m，A1 區(qū)塊土方共計約26 320 m3，A2 區(qū)塊土方共計約29 820 m3。土方開挖根據(jù)場地周邊環(huán)境因素分12 塊開挖，開挖順序為先E1/E2 塊→F1/F2 塊→G1/G2 塊→H1/H2 塊→A 塊、D 塊→B 塊、C 塊，每個單元配備EX300 挖機4 臺。待第一層土體開挖，同時進行A、B、E1/2、F1/2、G1/2、A 塊、B 塊鋼筋混凝土支撐施工。

5.2.2 第二層挖土

挖土深度為6 m，A1 區(qū)塊土方共計約112 800 m3，A2 區(qū)塊土方共計約127 800 m3。采用盆式挖土工藝，盡快形成對撐，最后完成角撐。第二層土方每區(qū)分7 大塊進行，A1 區(qū)挖土順序為：C/B 塊→A/D 塊→F1/F2 塊→G1/G2 塊→H1/H2 塊→E1/E2 塊，A2 區(qū)挖土順序為：C/B 塊→A/D 塊→F1/F2 塊→G1/G2 塊→H1/H2 塊→E1/E2 塊。每個單元配備EX300 挖機2臺和EX100 挖機6 臺。

5.2.3 第三層挖土

挖土深度為3.7 m，A1 區(qū)塊土方共計約69 560 m3，A2 區(qū)塊土方共計約78 810 m3。采用盆式挖土工藝，底板根據(jù)后澆帶位置盡快形成對撐，最后完成邊角處底板。第三層土方每區(qū)分7 大塊進行，A1 區(qū)挖土順序為：C/B 塊→A/D 塊→F1/F2 塊→G1/G2 塊→H1/H2 塊→E1/E2 塊，A2 區(qū)挖土順序為：C/B 塊→A/D 塊→F1/F2 塊→G1/G2 塊→H1/H2 塊→E1/E2 塊。每個單元配備EX300 挖機2 臺和EX100 挖機6 臺。基坑挖土分區(qū)如圖2 所示。

圖2 基坑挖土分區(qū)圖

5.3 支撐分隔墻拆除

本工程共混凝土支撐二道，混凝土總方量約為16 000 m3。根據(jù)本工程實際情況及設(shè)計方案要求，在確保不影響圍護結(jié)構(gòu)安全及周邊環(huán)境的前提下，采取鎬頭機+鏈鋸切割結(jié)合的拆除工藝[3]。對有吊裝作業(yè)空間的采用鏈鋸切割，無吊裝作業(yè)空間同時無法進行有效切割的部位采用鎬頭機鑿除。

本工程兩坑之間設(shè)有鉆孔灌注樁分隔樁，須待兩側(cè)對應(yīng)分區(qū)內(nèi)的地下室結(jié)構(gòu)均施工完成后方可進行鑿除。

分隔樁拆除分兩期進行，第1 期每段拆除長度不大于10根灌注樁，每段間隔保留3 根不拆除，保留樁的位置；第2 期中隔墻拆除剩余分隔樁。

6 施工控制

6.1 基坑降水

根據(jù)地勘報告及抽水試驗確定本工程A1 區(qū)存在承壓水層，需進行承壓水抽除，按照按需降水的原則進行抽水。

土方施工時，應(yīng)根據(jù)開挖深度及承壓水頭埋深來控制降壓井的開啟。結(jié)合勘查報告及抽水試驗得出的承壓水頭埋深，經(jīng)計算，降壓臨界值為基坑開挖深度9.81 m 時，需開啟降壓井。隨著土方開挖深度的逐漸加深，根據(jù)計算出的不同開挖深度下承壓水位的安全深度，來合理控制抽水量，減少對周邊環(huán)境的影響。

6.2 土方開挖

挖土遵循先撐后挖的原則分層分塊開挖，挖土順序嚴格按施工組織設(shè)計進行。根據(jù)支撐布置，合理進行土方分區(qū)分塊，結(jié)合周邊環(huán)境對有影響的應(yīng)先做好支撐后開挖。開挖到基坑底后應(yīng)隨挖隨澆搗墊層，減少基坑暴露時間，同時摻加早強劑加快墊層混凝土強度的提升，減少基坑變形。

6.3 支撐分隔墻拆除

采用鏈鋸拆除支撐時應(yīng)注意分塊原則，應(yīng)盡量使切割后支撐能直接吊運支撐的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)吊車型號，確定每段支撐的長度、重量，還需考慮支撐運輸車輛的停放位置，支撐吊運后直接裝車，減少二次裝車的麻煩。無法直接吊運支撐的區(qū)域，需采用叉車駁運支撐，因根據(jù)叉車型號，確定每段支撐的長度和重量。

分隔墻鑿除應(yīng)自上而下進行，分2 層，每段長度不超過15 m。鑿除前兩側(cè)結(jié)構(gòu)均需達到設(shè)計強度，同時鑿除段的分隔墻與兩側(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)確保已完全脫離。分隔墻地下1 層拆除后應(yīng)立即進行兩側(cè)結(jié)構(gòu)的補全，待混凝土強度達到設(shè)計強度后進行地下2 層的分隔墻拆除，不可連續(xù)鑿除分隔墻。

7 施工監(jiān)測

在基坑開挖及地下結(jié)構(gòu)施工期間，圍護墻深層水平位移在開挖至墊層底標(biāo)高時，日變形量最大值為1.9 mm，應(yīng)及時完成已開挖區(qū)域的墊層澆筑和底板施工，且底板混凝土澆筑至圍護墻邊，有效控制了變形進一步發(fā)展，最終測斜最大累計值為40.9 mm。

深基坑階段，周邊地下管線及建筑物垂直位移表現(xiàn)為下沉，地下管線最大累計變化量為32.0 mm；周邊房屋均為新建樁基礎(chǔ)，沉降最大為30.7 mm；地表沉降最大為32.7 mm。

坑外地下水位波動正常，其變化范圍在-800～400 mm，主要受大氣降水影響。

圍護墻頂水平位移在支撐拆除時，應(yīng)力突然釋放，向坑內(nèi)單日位移較大，最大值為2 mm。最終累計變化量為13 mm，小于設(shè)計報警值。

經(jīng)分析，因本工程場地狹小受限，施工機械及建筑材料不可避免地臨時布置在基坑邊，造成了部分監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)超過報警值。對超過報警值的監(jiān)測點采取了相應(yīng)的措施，如對周邊裂縫采取了灌漿封堵處理；嚴格按設(shè)計要求分層分區(qū)開挖，開挖面的墊層澆筑及底板施工比較及時，且墊層澆筑至圍護邊；在施工期間盡量控制了機械設(shè)備在基坑邊上的停留時間；加強現(xiàn)場巡視、加密監(jiān)測頻率等相關(guān)措施。

8 結(jié)語

中心城區(qū)超長深基坑施工難度大、風(fēng)險高，周邊環(huán)境復(fù)雜，影響因素多，在施工期間應(yīng)嚴格控制各項技術(shù)措施，合理進行施工組織，在有限的條件下對基坑降水、土方開挖、支撐拆除等關(guān)鍵工序進一步分析施工重點、難點及解決方案。特別是基坑開挖階段應(yīng)充分考慮土方分段、分塊、分層等開挖順序，且經(jīng)過專家論證，對深基坑施工中可能發(fā)生的險情做好充足準(zhǔn)備的情況下，方可嚴格按照施工組織設(shè)計進行施工。施工期間仍因關(guān)注監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，及時調(diào)整施工節(jié)奏，必要時根據(jù)施工方案采取相應(yīng)措施，以排除、減輕隱患，確保基坑施工安全。