上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

某工程主要為低層住宅，分南北2 塊，地下整體設(shè)置1 層地下車庫(kù)?；涌偯娣e約40 000 m2，基坑周長(zhǎng)約1 280 m，開(kāi)挖深度約4 m?；又苓叚h(huán)境普遍較簡(jiǎn)單，但南塊基坑?xùn)|南角緊鄰用地紅線有一座中國(guó)聯(lián)通通信基站發(fā)射塔，北塊基坑?xùn)|側(cè)緊鄰用地紅線有1 根燃?xì)夤芫€。發(fā)射塔高逾30 m，為高聳結(jié)構(gòu)，主體為鋼桅桿結(jié)構(gòu)，塔基基礎(chǔ)為鋼筋混凝土板，埋深約0.5 m，距離基坑邊線最近僅1.9 m。最近的燃?xì)夤芫€距離基坑邊線也僅2.3 m（圖1）。

根據(jù)工程地質(zhì)勘查報(bào)告，本場(chǎng)地屬于澙湖沼澤平面地貌類型。從地基土層的力學(xué)參數(shù)來(lái)看， 土質(zhì)條件一般，并且場(chǎng)地內(nèi)分布多條暗浜。地下車庫(kù)開(kāi)挖所影響到的地層主要為黏土層和粉質(zhì)黏土層。

2 圍護(hù)設(shè)計(jì)方案

2.1 圍護(hù)選型

本基坑周邊普遍具備放坡開(kāi)挖的條件，但南塊基坑?xùn)|南角的發(fā)射塔距離基坑邊線僅1.9 m，北塊基坑?xùn)|側(cè)的燃?xì)夤芫€距離基坑邊線僅2.3 m，且基坑邊線與用地紅線之間的距離也很小。由于這些限制條件，可選的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式并不多。采用直接放坡開(kāi)挖或重力壩的空間不夠，復(fù)合土釘支護(hù)則因土釘出紅線而不能采用。可選擇的合適的圍護(hù)方案主要有工法樁/鋼板樁+斜拋撐、自立式鉆孔灌注樁-深層攪拌樁復(fù)合圍護(hù)2 種。

前者底板需2 次澆筑，施工工期較長(zhǎng)，工藝較復(fù)雜，而內(nèi)支撐不便于大開(kāi)挖施工，支護(hù)費(fèi)用較高，同時(shí)，斜拋撐支撐時(shí)需穿越外墻，外墻留洞不利于防水。再者，插拔型鋼或鋼板樁時(shí)，對(duì)施工凈空要求較高，這樣可能會(huì)影響發(fā)射塔安全。

后者水泥土攪拌樁重力壩一方面起止水帷幕作用， 另一方面利用攪拌體本身強(qiáng)度起一定的支護(hù)作用， 使土體對(duì)灌注樁作用力位置降低， 并減少灌注樁的懸臂高度， 使其受力更趨合理[1-3]。

鉆孔灌注樁圍護(hù)工藝成熟，施工質(zhì)量易控制，無(wú)擠土效應(yīng)，施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響小，剛度大可滿足基坑變形控制要求，且施工后無(wú)需拔除，施工空間及凈空要求較低。

自立式圍護(hù)便于大開(kāi)挖施工，提高挖土效率，可節(jié)省工期，降低工程造價(jià)。綜合考慮后最終選定自立式鉆孔灌注樁-深層攪拌樁復(fù)合圍護(hù)作為發(fā)射塔區(qū)域和北塊基坑?xùn)|側(cè)區(qū)域的圍護(hù)方案。

2.2 圍護(hù)方案

鉆孔灌注樁采用φ850 mm@1 000 mm的布置形式，插入深度為5 m。鉆孔灌注樁頂部設(shè)置壓頂梁，壓頂梁規(guī)格為1 100 mm×700 mm，頂標(biāo)高同重力壩頂板標(biāo)高，并在基坑角部設(shè)置厚250 mm封板。

雙軸水泥土攪拌樁重力壩墻體厚度為1.7～4.7 m，有效深度9.5 m。該區(qū)域被動(dòng)區(qū)土體采用φ700 mm@500 mm雙軸水泥土攪拌樁墩式加固，加固體寬度為4.2 m，加固范圍為坑底以下4 m，攪拌樁水泥摻量適當(dāng)提高。

通過(guò)壓頂梁的整體加強(qiáng)作用、被動(dòng)區(qū)土體的加固作用和基坑角部封板的圍護(hù)加強(qiáng)作用進(jìn)一步減少開(kāi)挖過(guò)程中的基坑圍護(hù)變形，確?；?、發(fā)射塔及燃?xì)夤芫€安全（圖2）。

圖1 基坑環(huán)境平面示意

圖2 發(fā)射塔區(qū)域圍護(hù)剖面

3 基坑安全性分析

為了預(yù)測(cè)基坑開(kāi)挖對(duì)發(fā)射塔的影響，分析基坑安全性，采用巖土有限元軟件Plaxis模擬基坑開(kāi)挖過(guò)程。有限元分析中土體采用適用于基坑開(kāi)挖的Hardening-Soil（硬化土）模型，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用線彈性模型。

基坑模型計(jì)算寬度為基坑邊線外延開(kāi)挖深度的5 倍。主要模擬施工步驟有：計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)、施工基坑圍護(hù)、挖除全部土體至基底。

通過(guò)數(shù)值模擬分析，得出最危險(xiǎn)工況下土體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形情況。計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)基坑開(kāi)挖至基底時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移24 mm，發(fā)射塔塔基最大位移12 mm，表明本工程基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境的變形影響可控制在其允許的范圍之內(nèi)。圖3～圖6給出了有限元計(jì)算的主要計(jì)算結(jié)果。

圖3 開(kāi)挖結(jié)束時(shí)總位移云圖

圖4 開(kāi)挖結(jié)束時(shí)水平變形云圖

圖5 開(kāi)挖結(jié)束時(shí)垂直變形云圖

圖6 鉆孔灌注樁及塔基基礎(chǔ)最大位移

4 施工要求

為了保護(hù)發(fā)射塔及鄰近燃?xì)夤芫€，提出了一系列低擾動(dòng)施工的技術(shù)要求。首先，保證攪拌樁的水泥土摻量、搭接長(zhǎng)度等，且整個(gè)樁長(zhǎng)內(nèi)應(yīng)復(fù)攪，保證樁的質(zhì)量，要求攪拌樁起擋水作用， 要盡量連續(xù)作業(yè)，確保形成地下封閉連續(xù)墻；其次，合理安排水泥土攪拌樁的施工順序，應(yīng)先施工靠近發(fā)射塔塔基區(qū)域的雙軸水泥土攪拌樁，降低施工時(shí)土體對(duì)塔基的擠壓效應(yīng)；最后，嚴(yán)格控制水泥土攪拌樁的施工速度、噴漿流速、壓力等施工參數(shù)，以防止攪拌樁施工過(guò)程中對(duì)塔基產(chǎn)生側(cè)向影響。

鉆孔灌注樁采用跳打法施工。施工之前應(yīng)先探明每根樁樁位處有否地下障礙物及廢棄管道等，如存在應(yīng)先處理。施工過(guò)程中一定要控制好泥漿稠度，并注意鉆進(jìn)速度，防止發(fā)生坍孔和樁頸縮等現(xiàn)象而影響工程質(zhì)量。

采取以上低擾動(dòng)施工措施后取得了良好的工程應(yīng)用效果，保證了發(fā)射塔及鄰近燃?xì)夤芫€的安全。

5 監(jiān)測(cè)分析

為了及時(shí)跟蹤掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和環(huán)境變化情況，保證基坑安全，防止已有構(gòu)筑物及信號(hào)發(fā)射塔可能出現(xiàn)的破壞，從降水開(kāi)始到底板澆筑完畢為止，采取了比較嚴(yán)密的監(jiān)控措施。

在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、發(fā)射塔及燃?xì)夤芫€上均布置有相應(yīng)的沉降變形觀測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明：基坑開(kāi)挖結(jié)束后， 發(fā)射塔塔基位移6 mm， 灌注樁樁頂最大位移為 21 mm ，燃?xì)夤芫€沉降11 mm，地表最大沉降19 mm，與計(jì)算結(jié)果較為吻合。同時(shí)，滿足了規(guī)范要求，基坑開(kāi)挖進(jìn)展順利，發(fā)射塔和燃?xì)夤芫€的沉降變形得到很好控制。

6 結(jié)語(yǔ)

采用深層攪拌樁內(nèi)套打鉆孔灌注樁排樁形成復(fù)合圍護(hù)體，二者共同工作，既起到止水帷幕作用，又作為淺層支擋，且降低了灌注樁的合力作用點(diǎn)，發(fā)揮了剛度不同的圍護(hù)體各自的長(zhǎng)處，是一種較好的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，在淺基坑局部范圍內(nèi)可以有較好的應(yīng)用效果[4-6]。