上海外高橋保稅區(qū)開發(fā)股份有限公司 上海 200137

1 建筑概況

某商場位于上海市浦東新區(qū)，總用地面積28 150 m2，總建筑面積83 546.8 m2；建筑高度為23.95 m，其中地上4層，建筑面積36 747.8 m2；地下2層，建筑面積46 799 m2。本工程基礎(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)。工程樁采用PHC400管樁，樁長24 m?；用娣e約為22 700 m2，基坑總延長為630 m。本工程±0.00 m相當(dāng)于絕對(duì)高程+5.50 m，自然地面設(shè)計(jì)相對(duì)標(biāo)高約-1.80 m，北側(cè)底板面標(biāo)高-9.80 m，底板厚700 mm；承臺(tái)厚1 000 mm；混凝土墊層厚150 mm；基坑開挖深度為9.15 m。南側(cè)底板面標(biāo)高為-10.80 m，基坑開挖深度為9.85 m?；影踩燃?jí)為二級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為三級(jí)[1,2]。

2 環(huán)境概況

基地北側(cè)為規(guī)劃中的緯二路，現(xiàn)為苗圃，該范圍為規(guī)劃中的D1-4商辦綜合地塊，該側(cè)基坑距離紅線最近距離為4.4 m。基地東側(cè)為規(guī)劃中的河道，現(xiàn)為苗圃，該范圍為規(guī)劃中的D5-3濱湖商業(yè)金融地塊，該側(cè)基坑距離紅線最近距離為5.5 m?；幽蟼?cè)為橄欖球俱樂部，今后將在兩地塊之間修建椿樹浦河，球場距離基坑邊線最近處為46.3 m?；游鱾?cè)為張楊北路及運(yùn)行中的軌道交通6號(hào)線洲海路站，該側(cè)距離紅線最近距離為95 m，距離基坑邊線100 m，在該側(cè)的2座高壓電線站將搬遷至張楊北路邊，距離約為74 m。西側(cè)張楊北路有4根管線，最近的天然氣管距離基坑邊線為82.5 m。

目前該地塊為苗圃，基坑內(nèi)部及周邊有部分架空線，在正式施工前將對(duì)內(nèi)部架空線進(jìn)行搬遷，使之處于基坑影響范圍之外。場地總體環(huán)境如圖1所示。

圖1 基地周邊環(huán)境示意

3 工程地質(zhì)條件

勘察場地屬長江三角洲入?？跂|南前緣濱海平原地貌類型，地形平坦。場地地面絕對(duì)高程在3.4～3.9 m，平均場地絕對(duì)高程為3.7 m。場地表層分布的①1層素填土及①2層浜填土，結(jié)構(gòu)松散，工程力學(xué)性質(zhì)較差，不能作為各類擬建物的基礎(chǔ)持力層。本工程涉及的土層從上至下分別為：①1層素填土、①2層浜填土、②層褐黃-灰黃色粉質(zhì)黏土、③1層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③2層灰色黏質(zhì)粉土、③3層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、④層灰色淤泥質(zhì)黏土、⑤層灰色黏土。

4 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

4.1 基坑特點(diǎn)

1）本工程基坑面積約為22 700 m2，開挖深度約為9.85 m，屬超大深基坑工程。

2）場地內(nèi)分布有浜填土及③2層灰色砂質(zhì)粉土，浜填土需進(jìn)行清淤回填處理以保證成樁可靠性。③2層灰色砂質(zhì)粉土層的砂性較重，滲透性較大，在開挖過程中易造成流砂等事故。

3）基坑四周的苗圃等均需搬遷，場地內(nèi)部的架空線將搬遷至基坑影響范圍之外并入地?；游鱾?cè)的軌道交通6號(hào)線距離基坑100 m，張楊北路上的天然氣管道距離基坑83.6 m，場地南側(cè)的球場距離基坑約47.5 m?；又苓呅璞Ｗo(hù)的對(duì)象與基坑的距離均在3倍基坑開挖深度以上，故基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求較低[3-5]。

4.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

4.2.1 鉆孔灌注樁

1）基坑普遍側(cè)?；悠毡閭?cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁加φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。鉆孔灌注樁有效長度18.55 m，插入基底以下11.2 m。

2）在基坑普遍側(cè)鄰近集水井處的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ850 mm@1 050 mm鉆孔灌注樁加φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。鉆孔灌注樁有效長度21.05 m，插入基底以下12.5 m。

3）基坑南側(cè)底板落深處圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ850 mm@1 050 mm鉆孔灌注樁加φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。鉆孔灌注樁有效長度20.05 m，插入基底以下12 m。

4）基坑南側(cè)底板落深處鄰近集水井側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ950 mm@1 150 mm鉆孔灌注樁加φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。鉆孔灌注樁有效長度23.55 m，插入基底以下14 m。

4.2.2 止水帷幕

本方案中鉆孔灌注樁外側(cè)采用φ850 mm@600 mm的單排三軸水泥土攪拌樁作為止水帷幕，水泥土攪拌樁有效長度為16.15 m，樁底進(jìn)入④層淤泥質(zhì)黏土層2 m進(jìn)行控制，在南側(cè)底板落深處止水帷幕加長1 m。三軸攪拌樁止水帷幕水泥摻量為20%，鄰近暗浜處水泥摻量增加至24%。止水帷幕內(nèi)側(cè)與灌注樁外邊線相距200 mm。止水帷幕用三軸水泥土攪拌樁采用套接一孔法施工，單孔φ850 mm，孔間搭接250 mm，相鄰的三軸水泥土攪拌樁相互套打一個(gè)孔，以保證搭接長度，滿足止水要求[6,7]?；悠拭嫒鐖D2所示。

4.2.3 地基處理

坑內(nèi)局部存在的暗浜處應(yīng)進(jìn)行清淤回填，同時(shí)攪拌樁應(yīng)增加水泥土攪拌樁摻量至24%。底板深坑超過1.5 m處進(jìn)行地基土加固，采用φ700 mm@500 mm雙軸攪拌樁，水泥摻量13%，坑底進(jìn)行壓密注漿封底加固。

圖2 基坑剖面示意

4.3 支撐系統(tǒng)

4.3.1 支撐體系

基坑豎向設(shè)置2道水平支撐系統(tǒng)，圍護(hù)樁頂部設(shè)置壓頂圈梁兼作第1道支撐的圍檁，支撐平面布置見圖3。

圖3 第1道支撐布置示意

4.3.2 立柱和立柱樁

土方開挖期間需要設(shè)置豎向構(gòu)件來承受水平支撐的豎向力，本工程中采用臨時(shí)鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件。臨時(shí)鋼立柱非棧橋下采用4根140 mm×14 mm角鋼，棧橋下采用4根160 mm×16 mm角鋼，鋼立柱截面均為460 mm×460 mm，型鋼材質(zhì)為Q235B，鋼立柱插入作為立柱樁的鉆孔灌注樁中不少于3 m。由于結(jié)構(gòu)工程樁均為預(yù)制樁，故本工程立柱樁均采用新增鉆孔灌注樁，立柱樁將結(jié)合主體工程設(shè)計(jì)樁位。鋼格構(gòu)立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片。

4.4 基坑工程挖土與地下室施工順序

1）場地平整，施工PHC工程樁，再進(jìn)行圍護(hù)體、鉆孔灌注樁、鋼立柱樁及坑內(nèi)加固的施工。

2）基坑內(nèi)土方開挖至第1道支撐系統(tǒng)底標(biāo)高，澆筑第 1道混凝土圍檁和混凝土內(nèi)支撐。

3）第1道支撐全部形成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，基坑內(nèi)土方向下分區(qū)、分塊、分層開挖至第2道圍檁底標(biāo)高，施工第2道支撐系統(tǒng)。

4）第2道支撐全部形成后，向下分區(qū)、分塊、分層開挖至基底，澆筑墊層、基礎(chǔ)底板及周邊換撐板帶。

5）待底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第2道支撐。

6）向上施工至地下1層樓板結(jié)構(gòu)，設(shè)置周邊換撐板帶。

7）待地下1層樓板結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第1道支撐。

8）施工地下室頂板。

4.5 高壓鐵塔保護(hù)

本項(xiàng)目西側(cè)存在2座110 kV高壓鐵塔（距離基坑分別為17.5 m和66.3 m），鐵塔高度24.5 m，采用鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為素混凝土淺基礎(chǔ)，埋深約2 m。原計(jì)劃2座鐵塔在基坑開挖前進(jìn)行搬遷并入地。但由于鐵塔搬遷進(jìn)度滯后，在基坑土方開挖至坑底前，2座鐵塔依舊存在，其中一座鐵塔距離基坑較近，處于基坑影響范圍內(nèi)，需對(duì)鐵塔采取保護(hù)措施。經(jīng)過對(duì)比分析，本工程采用隔離樁對(duì)高壓鐵塔進(jìn)行保護(hù)，并輔以預(yù)埋跟蹤注漿管的形式（圖4）。隔離樁和高壓鐵塔之間范圍內(nèi)禁止重型機(jī)械設(shè)備行走，并不得堆放大量材料，控制地面超載。

1）在距離基坑較近的鐵塔處，設(shè)置一排φ600 mm鉆孔灌注樁隔離樁，樁長20 m，間距1 500 mm。布置范圍為鐵塔兩側(cè)各9 m，共布置15根。

2）在鉆孔樁間隙間采用2根φ800 mm高壓旋噴樁進(jìn)行填充，樁長15.5 m，樁間搭接300 mm。

3）在鐵塔周圍預(yù)埋跟蹤注漿管，間距1 500 mm，第1排鋼管斜向設(shè)置，注漿管深度5.3 m。當(dāng)鐵塔變形超過報(bào)警值后，對(duì)變形處進(jìn)行跟蹤注漿。

圖4 高壓鐵塔保護(hù)示意

5 土方開挖

5.1 基坑開挖方案

本工程基坑面積約22 700 m2，基坑開挖深度北側(cè)為9.15 m，南側(cè)為9.85 m，總挖土方量約20.7萬 m3。

1）第1層土方開挖：本層土方開挖從-1.80 m到第1道支撐底-2.60 m，挖土深度為0.80 m，土方量約為18 664 m3。此時(shí)土的側(cè)壓力較小，考慮到施工進(jìn)度的要求，當(dāng)?shù)叵滤唤抵?3.70 m以下進(jìn)行土方開挖。挖土采用3臺(tái)1.6 m3液壓反鏟式挖掘機(jī)由東向西挖土，挖土后直接裝上運(yùn)土自卸車，挖出的土方全部外運(yùn)。待挖出一定工作面后施工第1道支撐鋼筋混凝土。

2）第2層土方開挖：采用分層、分塊開挖方式。本層土方開挖從第1道支撐底-2.60 m到第2道支撐底-8.05 m，挖土深度為5.45 m，土方量約為127 148 m3。由于土方挖除后土體的應(yīng)力釋放危及圍護(hù)墻，為減慢土體應(yīng)力的釋放速度，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全使用，本層土方開挖時(shí)分2層，每層土體厚度控制在2.8 m左右，開挖時(shí)形成踏步式階梯并成一字型后退。本層開挖主要是采用1.6 m3液壓反鏟式挖掘機(jī)挖土。把挖出的土方翻傳到停在基坑棧橋上的長臂挖機(jī)挖土回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，由該挖機(jī)裝車。第2層土方開挖必須待第1道支撐強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%方可進(jìn)行，同時(shí)地下水位必須降至-9.00 m以下。重復(fù)上述步驟，直至土方全部挖完。

3）第3層土方開挖：第3層土方開挖從第2道支撐底-8.05 m到基坑底-10.65 m，挖土深度為2.60 m，土方量約為60 658 m3。本層開挖主要是采用EX-100液壓挖土機(jī)挖土。把挖出的土方翻傳到停在基坑棧橋上的長臂挖機(jī)挖土回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，由該挖機(jī)裝車。以后重復(fù)上述步驟，直至土方全部挖完。收底完成后及時(shí)進(jìn)行混凝土墊層的澆筑工作。

5.2 土方開挖要點(diǎn)

1）土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計(jì)工況一致。施工順序應(yīng)遵循先撐后挖的原則，土方開挖要求采用盆式挖土。土方開挖、支撐施工應(yīng)嚴(yán)格實(shí)行“分層分段、留土護(hù)壁、限時(shí)開挖支撐”，將基坑開挖造成的周圍設(shè)施的變形控制在允許的范圍內(nèi)。

2）為縮短基坑周邊圍護(hù)體的無支撐暴露時(shí)間，應(yīng)結(jié)合支撐體系的布置，在各分區(qū)每層土方開挖過程中，首先盆式開挖基坑中部土方、然后在基坑周邊分塊對(duì)稱挖土、架撐。

3）土方開挖應(yīng)在降水及坑內(nèi)加固達(dá)到要求后進(jìn)行。挖土操作分層分段的分層厚度不大于3 m，嚴(yán)禁超設(shè)計(jì)標(biāo)高開挖。坑底應(yīng)保留厚0.3 m基土，采用人工挖除整平，并防止坑底土擾動(dòng)。混凝土墊層應(yīng)隨挖隨澆筑，即墊層必須在見底后24 h內(nèi)完成澆筑。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行樁頭鑿除和鋼筋綁扎工作，以減少基坑暴露時(shí)間和墻體變位。

4）挖土、運(yùn)土機(jī)械嚴(yán)禁直接壓過支撐桿件，必須跨越支撐時(shí)應(yīng)覆土300 mm并用走道板架空。嚴(yán)禁機(jī)械碰撞圍護(hù)墻、工程樁、支撐、立柱和井點(diǎn)。挖土?xí)r宜先掏空立柱四周，避免立柱承受不均勻的側(cè)向土壓力。

5）土方開挖過程中，應(yīng)盡量縮短基坑無支撐暴露時(shí)間。土體無支撐暴露時(shí)間不超過48 h。

6）開挖過程中發(fā)現(xiàn)圍護(hù)體接縫處滲水應(yīng)及時(shí)采取封堵措施。

7）基坑邊嚴(yán)禁大量堆載，地面超載應(yīng)控制在20 kN/m2以內(nèi)，并嚴(yán)格控制不均勻堆載。機(jī)械進(jìn)出口通道應(yīng)鋪設(shè)路基箱擴(kuò)散壓力，或局部加固地基。

8）土方開挖和外運(yùn)過程中，應(yīng)做好地下管線、道路及測點(diǎn)的保護(hù)措施。

9）基坑開挖應(yīng)盡量減少基坑無支撐的暴露時(shí)間，嚴(yán)格控制基坑變形。每皮土根據(jù)支撐布置情況劃分為若干塊，每2～3根支撐的工作面形成后，應(yīng)及時(shí)施工混凝土支撐，從該支撐涉及到的土方開挖到形成支撐，總時(shí)間應(yīng)控制在16 h內(nèi)。

10）實(shí)施信息化管理，在圍護(hù)樁及基坑開挖過程中，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)護(hù)，嚴(yán)密監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體變形，了解圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的變形和受力情況，以信息化指導(dǎo)施工。特別要注意觀測圍護(hù)樁的變形，防止由于圍護(hù)樁變形過大而發(fā)生滲漏現(xiàn)象。根據(jù)監(jiān)測信息，及時(shí)調(diào)整施工方案。一旦發(fā)生險(xiǎn)情，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

11）加強(qiáng)對(duì)降水設(shè)施、工程監(jiān)測點(diǎn)、內(nèi)支撐和支撐立柱的保護(hù)。

6 基坑監(jiān)測

6.1 周邊環(huán)境監(jiān)測

1）周圍管線安全影響監(jiān)測：根椐相關(guān)規(guī)范要求，監(jiān)測范圍宜達(dá)到基坑邊線以外2倍以上，管線最近處距基坑77.6 m，在3倍基坑深度之外，不需布點(diǎn)監(jiān)測。布設(shè)影響范圍內(nèi)的高壓線電桿及高壓鐵塔等監(jiān)測點(diǎn)19個(gè)。

2）周邊建筑物沉降監(jiān)測：3倍基坑深度之內(nèi)無建筑設(shè)施，不需布點(diǎn)監(jiān)測。

3）基坑內(nèi)外地下水位觀測：坑外共布設(shè)監(jiān)測孔12個(gè)，坑內(nèi)共布設(shè)監(jiān)測孔7個(gè)。

4）周邊地面沉降監(jiān)測：在基坑南側(cè)、北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)先密后疏各布設(shè)一排地面沉降監(jiān)測點(diǎn)，每排最遠(yuǎn)監(jiān)測點(diǎn)距基坑邊距離不小于30 m，每排布5個(gè)點(diǎn)，累計(jì)20個(gè)測點(diǎn)。軌交站附近布設(shè)5個(gè)點(diǎn)。

6.2 圍護(hù)本體監(jiān)測

1）圍護(hù)墻體墻頂沉降位移監(jiān)測：在圍護(hù)圈梁上直接布設(shè)沉降及水平位移監(jiān)測點(diǎn)，布點(diǎn)間距為15 m。共布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)32個(gè)。

2）圍護(hù)墻側(cè)向及土體側(cè)向位移（測斜）監(jiān)測：在圍護(hù)墻（樁）體內(nèi)預(yù)埋20個(gè)墻體位移測斜孔，孔深與圍護(hù)樁的深度一致，在16～25 m之間。在基坑周邊布設(shè)土體測斜孔4個(gè)，孔深比圍護(hù)樁的深度深5～10 m，在21～30 m之間。

3）基坑支撐軸力及兩端沉降觀測：每道支撐基坑標(biāo)準(zhǔn)段共布設(shè)14組軸力監(jiān)測點(diǎn)，每組4個(gè)，共埋設(shè)應(yīng)力傳感器112個(gè)。在支撐兩端布設(shè)25個(gè)沉降觀測點(diǎn)。

6.3 監(jiān)測頻率

整個(gè)監(jiān)測工作視施工工況及監(jiān)測對(duì)象變化情況，將采取定時(shí)與跟蹤相結(jié)合的辦法進(jìn)行。本次監(jiān)測工程周期約為12個(gè)月。在施工過程中，如遇變形量超警戒值、施工過程中遇特殊情況或應(yīng)業(yè)主、監(jiān)理等相關(guān)部門要求時(shí)，增加監(jiān)測頻率以滿足工程要求。

7 施工中出現(xiàn)的問題及處理方法

基坑西側(cè)110 kV高壓鐵塔未能按原計(jì)劃入地，采用鉆孔樁+旋噴樁措施進(jìn)行隔離保護(hù)。高壓旋噴樁于2012年2月14日開始施工，2月15日鐵塔發(fā)生上抬變形，當(dāng)天變化速率最大為2.59 mm/d，累計(jì)最大變形達(dá)到10.19 mm，已達(dá)到高壓鐵塔報(bào)警值。經(jīng)建設(shè)、圍護(hù)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、總包四方現(xiàn)場會(huì)議研究，2月16日施工單位停止施工，當(dāng)天鐵塔變形速率較小。后續(xù)施工采取如下措施[8,9]：

1）施工暫停，觀察鐵塔的變形趨勢，根據(jù)17日下午上報(bào)的監(jiān)測數(shù)據(jù)已基本穩(wěn)定的情況，決定繼續(xù)施工。

2）后期旋噴樁施工間距由原先的1.5 m調(diào)整至3 m，相鄰樁應(yīng)在成樁48 h后方可施工。

3）旋噴樁頂部1 m范圍內(nèi)不需噴漿，以減少漿液上泛壓力對(duì)土體的影響。最后澆筑的鉆孔樁旁旋噴樁應(yīng)待鉆孔樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后施工。

4）旋噴樁施工以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行控制，提升速率維持在25 cm/min，注漿壓力不大于20 MPa，并及時(shí)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整施工參數(shù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)較大時(shí)應(yīng)停止施工。

5）旋噴樁施工期間每日進(jìn)行3次監(jiān)測，并及時(shí)上報(bào)各方，當(dāng)變形速率較大或達(dá)到報(bào)警值時(shí)應(yīng)通知施工方停止施工。

后續(xù)按照上述原則放緩施工速率，最終圓滿完成了鐵塔保護(hù)施工，鐵塔后續(xù)變形控制較為理想。