劉 爽 李偉玲 廉 恒 張 智 邢佳利

中建一局集團(tuán)第六建筑有限公司 河北 石家莊 050017

1 工程概況

上海長寧來福士廣場項(xiàng)目深基坑施工場地地下有軌交2號(hào)線區(qū)間隧道貫穿，靠近軌交3、4號(hào)線中山公園站，最近僅為10.0 m，且場地內(nèi)保留1棟古建筑鐘樓“圣瑪利亞女子中學(xué)”。工程地質(zhì)屬于軟土，土層主要由黏性土、粉土、粉細(xì)砂組成；基坑開挖總面積為18 442 m2，其中裙房區(qū)域普遍挖深19.92 m（局部12.27 m），T1塔樓普遍挖深21.32 m，電梯井局部挖深26.82 m，總土方量約為330 000 m3；地下水穩(wěn)定水位埋深為 0.74～3.00 m。地質(zhì)條件和周邊環(huán)境對深基坑的施工十分不利，需在保證基坑和周邊環(huán)境安全的情況下，盡早保質(zhì)保量完成深基坑施工。

2 深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 毗鄰地鐵與古建筑的深基坑分區(qū)分階次施工技術(shù)

2.1.1 控制地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形的深基坑分區(qū)土方開挖

根據(jù)埋置深度及上部結(jié)構(gòu)，將整個(gè)基坑劃分為13個(gè)分區(qū)，Ⅱ標(biāo)段包含Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ共4個(gè)基坑（圖1）。

首先進(jìn)行基坑開挖模擬，然后再制訂開挖方案。通過模擬分析，確定采用地下連續(xù)墻作地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下室外墻，同時(shí)為克服地鐵對基礎(chǔ)深度的制約，合理利用遠(yuǎn)端地下深度空間，利用地下連續(xù)墻實(shí)施高低分割、近淺遠(yuǎn)深的地下空間布置[1]，形成Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ共4個(gè)基坑，減小開挖空間尺度。先開挖Ⅶ區(qū)，待Ⅶ區(qū)施工完B3層即開挖Ⅷ區(qū)，Ⅶ區(qū)出±0 m后開挖Ⅵ區(qū)，Ⅵ、Ⅷ區(qū)出±0 m后開挖Ⅴ區(qū)土方。嚴(yán)格實(shí)行“分層分塊、留土護(hù)壁、限時(shí)對稱開挖”，先形成中部支撐，然后限時(shí)開挖分塊土方，再澆筑支撐，必須在24 h內(nèi)完成對接每分塊土方開挖后形成的坑邊支撐與中部支撐。

2.1.2 臨時(shí)分隔墻兩側(cè)設(shè)置下伸牛腿換撐施工技術(shù)

拆除基坑之間的地下連續(xù)墻時(shí)（圖2），根據(jù)施工進(jìn)度，從上往下進(jìn)行切割拆除。單個(gè)區(qū)域切割時(shí)，必須堅(jiān)持從上往下的切割順序，按“切割分離一塊，吊裝一塊”的原則進(jìn)行施工，以防止在切割混凝土塊吊裝過程中其他切割分離的混凝土塊傾覆，地下連續(xù)墻可分為切割前工藝孔和吊裝孔布置部分和整體切割拆除施工部分2個(gè)分區(qū)進(jìn)行拆除。

圖2 地下連續(xù)墻拆除示意

1）工藝1：切割前工藝孔和吊裝孔及吊點(diǎn)布置部分的施工。工藝孔和吊裝孔的布置采用喜利得HILTI-DD200鉆石鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，吊裝孔為切割以后切割混凝土塊吊裝用，孔徑設(shè)置為100 mm；工藝孔為切割時(shí)，切割鏈條布置專用，孔徑設(shè)置為100 mm。

2）工藝2：整體切割拆除施工。待吊裝孔和工藝孔開設(shè)完成以后，方可進(jìn)行正式切割施工。

切割地下連續(xù)墻時(shí)，根據(jù)施工進(jìn)度，從上往下進(jìn)行切割拆除。

為保證地下結(jié)構(gòu)梁板的正常貫通及基坑內(nèi)水平支撐的傳力穩(wěn)定，地下結(jié)構(gòu)樓板換撐設(shè)計(jì)采用在地下連續(xù)墻上增做倒牛腿的方法[2-3]。深基坑地下連續(xù)墻分隔墻兩側(cè)梁板相交處，預(yù)設(shè)置倒牛腿，待拆除分隔墻階段，通過預(yù)留鋼筋連接、澆筑高一等級(jí)的混凝土使兩側(cè)梁板結(jié)構(gòu)順利貫通。換撐處結(jié)構(gòu)梁板處于懸臂狀態(tài)，模板及排架拆除時(shí)此范圍內(nèi)不拆除，梁板（靠近地下連續(xù)墻）跨度方向保留4根承重立桿（3 m范圍內(nèi)），待相鄰基坑1層結(jié)構(gòu)與此范圍結(jié)構(gòu)貫通補(bǔ)缺后，且混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除模板、腳手架（圖3）。

2.2 控制深基坑變形的圍護(hù)體系施工技術(shù)

上海長寧來福士廣場項(xiàng)目深基坑圍護(hù)體系（圖4）綜合采用地下連續(xù)墻＋內(nèi)襯墻＋臨時(shí)分隔墻＋鋼格構(gòu)柱＋混凝土水平支撐（自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)鋼支撐）。

圖3 底板位置換撐施工

圖4 深基坑圍護(hù)體系示意

2.2.1 槽板式超深地下連續(xù)墻及鋼筋混凝土內(nèi)襯墻施工技術(shù)

工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻共有3種規(guī)格，其中超深地下連續(xù)墻深48 m，厚度1 000 mm，為“兩墻合一”地下連續(xù)墻，兼作地下室外墻，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為C30水下混凝土，抗?jié)B等級(jí)為S8，豎向主筋保護(hù)層厚度迎土面70 mm，迎坑面50 mm。

槽板式地下連續(xù)墻采用重力式成槽機(jī)進(jìn)行地下連續(xù)墻成槽。

地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)為滿足使用及受力要求設(shè)置內(nèi)襯墻，內(nèi)襯墻分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土式或砌筑式。對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)襯墻，由于其貼附在地下連續(xù)墻內(nèi)表面，導(dǎo)致施工困難，現(xiàn)場經(jīng)過多種方案對比，在施工實(shí)踐的基礎(chǔ)上形成以植筋拉結(jié)為主的單側(cè)支模施工工藝（圖5）。

2.2.2 深基坑立柱樁與格構(gòu)柱施工技術(shù)

1）放樁位線、定格構(gòu)柱方向。每個(gè)樁位應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，用全站儀、鋼卷尺定放。

2）格構(gòu)柱制作、進(jìn)場堆放、施工準(zhǔn)備工作。格構(gòu)柱堆放必須整齊，且不能超過2層，所墊道木須在同一直線上。根據(jù)要求預(yù)制鋼梁定位扁擔(dān)，根據(jù)混凝土終凝時(shí)間（保守計(jì)算）灌注完畢12 h后拆除引導(dǎo)鋼扁擔(dān)，根據(jù)施工進(jìn)度情況，每臺(tái)鉆機(jī)需配置1～2幅引導(dǎo)鋼扁擔(dān)。

圖5 單側(cè)支模示意

3）鉆機(jī)就位。鉆機(jī)根據(jù)導(dǎo)向架的定位方向，完成就位，底座必須用水平尺打好水平，達(dá)到平整、穩(wěn)固的狀態(tài)，以確保鉆進(jìn)中不發(fā)生傾斜和移動(dòng)；轉(zhuǎn)盤中心與樁位中心的允許偏差應(yīng)小于20 mm，轉(zhuǎn)盤在4個(gè)方向上的水平度誤差小于1/100。

4）正循環(huán)成孔。采用GPS15型工程鉆機(jī)進(jìn)行灌注樁施工，采用泥漿護(hù)壁正循環(huán)成孔工藝，泥漿采用原土造漿。

5）第1次清孔。在鉆進(jìn)終孔后利用成孔鉆具直接進(jìn)行，清孔時(shí)先將鉆頭提離孔底10～20 cm，清孔泥漿進(jìn)漿相對密度應(yīng)小于1.15，返漿相對密度應(yīng)小于1.30，手觸泥漿無顆粒感覺，且沉渣厚度小于10 cm，一次清孔即可結(jié)束。

6）鋼筋籠制作、安裝。鋼筋籠分節(jié)制作，一般長度為9 m，分節(jié)吊放，吊拼焊接而成；分節(jié)主筋的搭接以50%錯(cuò)開，接頭間距≥35d（d為鋼筋直徑）。鋼筋籠安裝時(shí)，在清孔后，將鉆具提出孔外，測量其孔深，并做好記錄，吊放鋼筋籠時(shí)，可利用鉆架及時(shí)吊放鋼筋籠。

7）格構(gòu)柱施工。格構(gòu)柱單根質(zhì)量約5 t。格構(gòu)柱吊段選用25 t汽車吊吊裝。吊點(diǎn)設(shè)在格構(gòu)柱頂端綴板，對稱設(shè)置開孔為40 mm，孔中心距綴板邊60 mm，吊段采用單點(diǎn)吊，卸機(jī)選用荷重5 t的6股37絲φ24 mm鋼絲繩（1 667），長度2.0 m。格構(gòu)柱吊放要有起重指揮。

8）導(dǎo)管安裝及二次清孔。本工程φ850 mm樁徑立柱灌注樁宜采用φ250 mm導(dǎo)管，灌注應(yīng)準(zhǔn)確量好導(dǎo)管總長度。二次清孔注入的泥漿相對密度應(yīng)小于1.15，返漿相對密度應(yīng)小于1.30，清孔時(shí)間一般控制在20 min左右，清空結(jié)束時(shí)泥漿相對密度要達(dá)到1.15～1.18。

9）水下混凝土施工。本工程采用φ250 mm導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注。當(dāng)混凝土灌注達(dá)到樁頂標(biāo)高，且保證泛漿達(dá)到一定高度后，停止混凝土灌注，逐節(jié)拔出導(dǎo)管。

2.2.3 緊鄰地鐵10 m處深基坑智能自動(dòng)節(jié)系統(tǒng)鋼支撐施工技術(shù)

由于Ⅴ、Ⅵ區(qū)基坑緊鄰軌交2號(hào)線，綜合比較了多種支撐形式，最終選擇裝有DH1-8型智能自動(dòng)節(jié)系統(tǒng)的鋼支撐作為基坑開挖時(shí)的臨時(shí)支撐，在保證緊鄰地鐵隧道安全的同時(shí)，縮短了基坑施工工期。

智能自動(dòng)節(jié)系統(tǒng)鋼支撐施工要點(diǎn)如下：

1）土方開挖、鋼支撐定位。

2）鋼支撐及DH1-8型智能自動(dòng)節(jié)拼裝。

3）監(jiān)測控制系統(tǒng)接線、調(diào)試。

4）剔鑿地下連續(xù)墻預(yù)埋鋼板焊接牛腿。

5）吊裝鋼支撐就位。

6）連接液壓油管及壓力傳感器數(shù)據(jù)線。

7）施加軸力并實(shí)時(shí)監(jiān)測。

3 實(shí)施效果

3.1 工期質(zhì)量效果

通過科學(xué)管理，實(shí)施新的施工工藝和方法，保證了工程施工工期，同時(shí)按照設(shè)計(jì)要求以我公司在上海地區(qū)施工的最快速度（類似環(huán)境條件下）完成了深基坑工程，將周邊建筑沉降控制到了最小，且沒有出現(xiàn)較大裂縫；地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形滿足設(shè)計(jì)控制要求，獲得業(yè)主、政府主管部門及社會(huì)各界的好評(píng)。

3.2 社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)綜合估算，上海長寧來福士廣場項(xiàng)目采用“城市中心復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)”節(jié)約工程成本累計(jì)約1 470萬元，整體工期提前約90 d。由于深基坑施工順利按工期節(jié)點(diǎn)完成，并保證了基坑及周邊環(huán)境（包括軌交2號(hào)線區(qū)間隧道）的安全，徹底消除了預(yù)先估算的事故處理、工期賠償?shù)阮~外費(fèi)用，間接效益約1.25億元，給業(yè)主帶來直接經(jīng)濟(jì)效益2 400萬元。

深基坑工程的順利完成，為我公司在城市中心復(fù)雜環(huán)境下深基坑施工方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了一批深基坑工程施工的人才隊(duì)伍。項(xiàng)目的成功實(shí)施標(biāo)志著我公司在上海市場立穩(wěn)腳跟，樹立了公司品牌。隨著建筑越來越多地向地下空間發(fā)展的需要，深基坑施工技術(shù)的成熟將會(huì)給類似項(xiàng)目施工帶來很好的借鑒和參考作用。

4 結(jié)語

采用城市中心復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)，在深基坑施工順利按工期節(jié)點(diǎn)完成的同時(shí)，保證了地鐵運(yùn)行安全，保障了基坑及周邊環(huán)境安全，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。