閻小明 黃 烯 徐佳煒

1. 青海省果洛州工程建設(shè)監(jiān)理公司 西寧 810001；2. 上海壹城建筑設(shè)計(jì)有限公司 上海 200232；3. 上海浙鐵綠城房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司 上海 200062

1 工程概況

1.1 基坑概況

背景工程位于上海市奉賢區(qū)，占地面積40 687.50 m2，基坑開(kāi)挖面積32 760 m2，挖深7.85～8.35 m（局部8.95～9.15 m），如圖1所示。

圖1 基坑開(kāi)挖深度示意

1.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地層從上往下為：①1-1層雜填土、②層粉質(zhì)黏土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③夾層砂質(zhì)粉土、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④1層淤泥質(zhì)黏土、④2層含黏性土粉砂、⑤層粉質(zhì)黏土、⑥層粉質(zhì)黏土、⑦1-1層黏質(zhì)粉土、⑦2層粉砂。

本場(chǎng)地地層起伏較大，西北區(qū)域分布有④2層灰色砂質(zhì)粉土，東側(cè)⑦1-1層砂質(zhì)粉土缺失，根據(jù)④2層及⑦1-1層的有無(wú)，可分為3個(gè)地質(zhì)分區(qū)。

2 基坑施工難點(diǎn)

1）開(kāi)挖規(guī)模較大。

2）環(huán)境保護(hù)要求高：本基坑北側(cè)及東側(cè)為交通干道，其下埋設(shè)有市政管線。北側(cè)東段與待建軌交5號(hào)線延長(zhǎng)段的車(chē)站相連，北側(cè)西段與電力管線距離小于1倍開(kāi)挖深度；西側(cè)與富竹路下的通信管線距離小于1倍開(kāi)挖深度；南側(cè)與小區(qū)住宅距離在2～3倍開(kāi)挖深度之間，東南角地下室外墻距離煤氣管線8.60～9.90 m，因此這幾側(cè)均有一定的環(huán)境保護(hù)要求，基坑圍護(hù)需采取合適的措施，確保施工安全。

3）地層有起伏，地質(zhì)情況較復(fù)雜：

（1）本基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)存在③夾層，該層滲透系數(shù)較大，易產(chǎn)生流砂、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

（2）第③、④層為淤泥質(zhì)軟土層，屬于飽和、流塑狀態(tài)。這層土抗剪強(qiáng)度低，靈敏度中-高，具有觸變性和流變性特點(diǎn)，且層厚較厚，對(duì)變形控制不利。

（3）場(chǎng)地西北部局部存在④2層，需考慮微承壓水對(duì)基坑的影響；東部深層⑦1-1層缺失；地層起伏較大。

4）業(yè)主的要求：地下室需整體開(kāi)發(fā)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)上盡可能經(jīng)濟(jì)；工期要求非常高。

3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案

3.1 圍護(hù)樁設(shè)計(jì)

施工首道支撐時(shí)，表層卸土1.80 m，完成混凝土擋墻，并在墻后用好土回填。結(jié)合計(jì)算結(jié)果，采用φ850～950 mm的鉆孔灌注樁，考慮到對(duì)北側(cè)、東側(cè)道路市政管線及房屋的保護(hù)，相應(yīng)位置采用950 mm的樁徑，其余位置采用850 mm的樁徑；靠邊深坑處的樁徑、樁長(zhǎng)適當(dāng)增加[1]。

3.2 止水樁設(shè)計(jì)

潛水：本基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)存在③夾層砂質(zhì)粉土，滲透系數(shù)較高，易產(chǎn)生流砂、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，因此對(duì)止水的可靠性要求較高。本方案設(shè)計(jì)攪拌樁進(jìn)入坑底7 m以上，且樁端均插入滲透系數(shù)較低的④1層淤泥質(zhì)黏土層中。

（微）承壓水：擬建場(chǎng)地內(nèi)分布有上海市第一承壓含水層第⑦層，局部有微承壓水層④2層灰色砂質(zhì)粉土。計(jì)算表明，地質(zhì)分區(qū)1中坑底土體不滿足抗承壓水頭穩(wěn)定性要求，因此地質(zhì)分區(qū)1需考慮（微）承壓水控制，本方案設(shè)置隔水帷幕將分區(qū)1承壓水全部隔斷，并設(shè)置備用降壓井。

基坑典型剖面及支撐平面布置如圖2、圖3所示。

圖2 第1道支撐處圍護(hù)剖面示意

圖3 第1道支撐布置平面示意

3.3 坑底加固

為有效控制坑內(nèi)土體的深層變位，在坑內(nèi)沿圍護(hù)樁設(shè)置雙軸水泥土攪拌樁加固暗墩，中樓板至坑底采用低摻量水泥土攪拌樁加固。加固區(qū)域主要為：基坑開(kāi)挖面中部、陽(yáng)角位置，電梯井、集水井區(qū)域。

3.4 支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合本基坑形狀，南北向、東西向中部分別采用3組對(duì)撐，可較好地控制中部變形；4個(gè)角部采用角撐的形式，可形成較大的挖土空間。在2#樓、機(jī)房落深區(qū)域以及6#、7#樓區(qū)域，開(kāi)挖深度為8.95～9.15 m，局部設(shè)置第2道支撐。典型剖面及支撐平面布置如圖4和圖5所示。南側(cè)的第2道支撐為開(kāi)口支撐，未形成封閉圍檁，且設(shè)置有多跨角撐，圍檁和圍護(hù)樁之間剪力較大，因此對(duì)圍檁和圍護(hù)樁的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了加強(qiáng)處理；另外第1道和第2道支撐不完全對(duì)齊，2道支撐局部增設(shè)了立柱[2,3]。

4 土方開(kāi)挖部署及實(shí)施

本項(xiàng)目屬于深大基坑，土方量達(dá)2.79×105m3，如大面積同步開(kāi)挖，將造成顯著的坑底回彈、周邊地表沉降。為保護(hù)周邊環(huán)境，本基坑首道支撐下的土方采用分區(qū)開(kāi)挖的形式，以控制基坑單次暴露的面積。結(jié)合基坑的特點(diǎn)，總共分為3個(gè)區(qū)域（圖6），開(kāi)挖順序?yàn)棰佟凇郏唧w為：

圖4 局部2道支撐處圍護(hù)剖面示意

圖5 局部第2道支撐布置平面示意

圖6 分區(qū)開(kāi)挖平面示意

1）卸土2.50 m，至首道支撐底標(biāo)高，澆筑支撐系統(tǒng)；

2）待支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，分層、分塊開(kāi)挖①區(qū)土方至第2道支撐底標(biāo)高，澆筑第2道支撐；

3）待第2道支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，分層、分塊開(kāi)挖①區(qū)土方至坑底標(biāo)高，澆筑墊層及底板；

4）分層、分塊開(kāi)挖②區(qū)土方至坑底標(biāo)高，澆筑墊層及底板；

5）分層、分塊開(kāi)挖③區(qū)至第2道支撐底標(biāo)高，澆筑第2道支撐；

6）待第2道支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，分層、分塊開(kāi)挖③區(qū)土方至坑底標(biāo)高，澆筑墊層及底板；

7）待底板及傳力帶達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除局部第2道支撐；

8）向上施工B2層地下室及中樓板傳力帶，待中樓板及傳力帶達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第1道支撐。

坑中臨時(shí)邊坡留設(shè)時(shí)，坡比小于1∶1.5，中間平臺(tái)寬度不小于3 m，并采用鋼絲網(wǎng)細(xì)石混凝土護(hù)坡。立柱樁應(yīng)避開(kāi)斜坡面，但在開(kāi)挖過(guò)程中，坡頂作為施工道路承受較大的車(chē)輛荷載，而坡面未經(jīng)固化處理，暴雨浸水后，出現(xiàn)了小范圍的滑坡，后采用鋼板樁在坡腳位置進(jìn)行了加固，但開(kāi)挖至坑底后，仍有部分工程樁樁頂出現(xiàn)了偏位。

5 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

5.1 測(cè)斜數(shù)據(jù)分析

圖7為北側(cè)03地塊1道支撐區(qū)（CX2）和南側(cè)05地塊2道支撐區(qū)（CX13）開(kāi)挖至坑底標(biāo)高時(shí)，2個(gè)測(cè)斜點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這2個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可作為本基坑圍護(hù)樁變形的代表值。首道支撐落低2.50 m，由于大面積卸土后，未及時(shí)澆筑支撐，且期間經(jīng)歷了臺(tái)風(fēng)暴雨，導(dǎo)致樁頂位移較大。部分區(qū)域開(kāi)挖至坑底時(shí)，未及時(shí)澆筑墊層，坑底土暴露時(shí)間較長(zhǎng)，也導(dǎo)致坑外地表有較明顯的沉降。墊層及底板完成后，變形得到有效控制。直至拆除首道支撐時(shí)，南側(cè)小區(qū)住宅樓的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)大部分小于15 mm，距離基坑1～1.5倍開(kāi)挖深度范圍的小區(qū)附屬建筑沉降略大，在30 mm左右。

圖7 測(cè)斜孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

5.2 支撐軸力分析

圖8中2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZL05和ZL18位于南側(cè)1道支撐區(qū)域南北向?qū)紊稀?013年12月10日，該區(qū)域開(kāi)挖至基礎(chǔ)底標(biāo)高；2013年12月下旬至2014年1月上旬，陸續(xù)完成底板澆筑。由圖可見(jiàn)，隨著開(kāi)挖深度的增加，支撐軸力不斷增大，且開(kāi)挖至坑底后，仍在持續(xù)發(fā)展。底板完成后，支撐軸力逐漸穩(wěn)定。與計(jì)算值相比，支撐軸力普遍偏小，最大值為1 500 kN。綜合分析原因?yàn)椋河捎跓o(wú)支撐暴露時(shí)間長(zhǎng)，圍護(hù)樁樁頂發(fā)生了一定的變形，圍護(hù)樁吸收了原本主要由支撐體系承擔(dān)的應(yīng)變能，故支撐完成后，其軸力會(huì)有所下降。

圖8 支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

5.3 立柱豎向位移監(jiān)測(cè)分析

圖9為立柱豎向位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，LZ06和 LZ19均位于南側(cè)1道支撐區(qū)域，其中LZ06位于邊桁架位置，LZ19接近基坑中心。由圖可知，立柱均表現(xiàn)為向上隆起，累計(jì)位移約10 mm，靠近基坑中心的LZ19累計(jì)位移量較LZ06略大。開(kāi)挖至坑底標(biāo)高后，位移量逐日增加，即使底板完成后，仍有所發(fā)展，可以推斷，坑底隆起已進(jìn)入塑性狀態(tài)。

圖9 立柱豎向位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

6 結(jié)語(yǔ)

就基坑自身安全和周邊環(huán)境而言，本項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程較為順利，有幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)可供類(lèi)似項(xiàng)目參考[4,5]：

1）基坑開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照分層、分塊的原則，坑內(nèi)臨時(shí)邊坡應(yīng)滿足穩(wěn)定性要求，如作為臨時(shí)車(chē)道，必須進(jìn)行加固處理，避免邊坡失穩(wěn)造成工程樁傾斜。工程樁糾偏不僅延長(zhǎng)工期、增加投資，且使得基礎(chǔ)底板無(wú)法及時(shí)封閉，對(duì)基坑安全非常不利；

2）立柱作為水平支撐體系的豎向承載系統(tǒng)，是整個(gè)支護(hù)體系的核心構(gòu)件?；娱_(kāi)挖時(shí)，應(yīng)特別注意對(duì)立柱的保護(hù)，立柱周邊的土方應(yīng)對(duì)稱(chēng)、均勻開(kāi)挖，避免立柱承受水平附加荷載；立柱周邊如出現(xiàn)臨時(shí)超挖的落深區(qū)，應(yīng)有加固措施；

3）深大基坑存在明顯的時(shí)空效應(yīng)，土體應(yīng)力松弛，徐變變形顯著，且風(fēng)險(xiǎn)源較多，因此，開(kāi)挖至支撐、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)底標(biāo)高后，應(yīng)立即澆筑支撐、墊層及底板，縮短無(wú)支撐、無(wú)底板暴露的時(shí)間，降低基坑風(fēng)險(xiǎn)；

4）深基坑大體量卸土后，坑底土體將不可避免地發(fā)生回彈，同時(shí)帶動(dòng)立柱體系向上隆起。支護(hù)體系設(shè)計(jì)中應(yīng)適當(dāng)考慮立柱隆起對(duì)支撐體系承載力的影響。