唐興

（上海佘山鄉(xiāng)村俱樂部有限公司，上海市 201619）

0 引言

隨著上海躋身國際化大都市之列，長三角區(qū)域經(jīng)濟一體化加速發(fā)展，城市建設日新月異，但伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，長三角作為典型的沖積軟土區(qū)域地質(zhì)特點，疊加復雜的周邊環(huán)境，導致該區(qū)域基坑工程建設安全及環(huán)境影響問題愈加突出[1-2]。如何在周邊近鄰大量管線、建筑甚至地鐵等復雜條件下進行基坑工程實施成為一個愈加困難的問題，這就對廣大從業(yè)者提出了新的挑戰(zhàn)[3-6]。

本文基于以上前提，依托上海青浦某環(huán)境復雜基坑項目，探討研究基于監(jiān)測的某環(huán)境復雜軟土基坑建設，可以供類似工程借鑒與參考。

1 工程概況

某工程總建筑面積202 307.3 m2，地上建筑面積約139 635.4 m2，地下室建筑面積62 671.9 m2；地下室埋深9.5 m?？傮w分為兩個地塊，分別為21A-02A地塊和22A-04A地塊，在這兩個地塊內(nèi)總共有四棟高層，其余為多層商業(yè)，高層為框剪結(jié)構(gòu)和框筒結(jié)構(gòu)，多層為框架結(jié)構(gòu)；框剪結(jié)構(gòu)和框筒結(jié)構(gòu)，抗震等級一級，其余均為框架結(jié)構(gòu)，抗震等級三級；抗震設防烈度為7度。

該工程是以辦公、商業(yè)及公建配套組成的大型綜合樓項目，包括 C1-1、C1-2、C1-3 和 D1、D2、D3#辦公樓及商業(yè)用房、地下車庫所組成。最大建筑高度97.90 m。其中該項目地塊基坑場地位于上海市青浦區(qū)崧雅路以東、盈港東路以北、崧泉路以西、秀源路以南。周邊環(huán)境復雜，見圖1所示，具體如下所述。

圖1 周邊環(huán)境示意圖

基坑東側(cè)：為崧泉路，基坑開挖邊線距道路紅線最近為2.20 m，紅線外為崧泉路，道路下方埋設有多條市政管線。具體分布情況見表1所列。

表1 崧泉路下管線信息一覽表

基坑南側(cè)：為盈港東路，道路下方為在建17號線區(qū)間。地鐵區(qū)間為箱型結(jié)構(gòu)，最大埋深11.30 m，采用明挖施工。其圍護結(jié)構(gòu)采用SMW工法圍護墻體，布設一至三道鋼筋混凝土水平支撐，圍護樁樁長18～24 m。該圍護結(jié)構(gòu)距基坑開挖邊線最近為39.27 m，在基坑三倍影響范圍之外。

基坑西側(cè)：為崧雅路?；娱_挖邊線距用地紅線最近為2.20 m，紅線外為崧雅路，道路下方埋設有多條市政管線，目前秀源路至盈港東路之間管線已封堵，部分拆除。具體分布情況見表2所列。

表2 崧雅路下管線信息一覽表

基坑北側(cè)：為北夏陽河?；娱_挖邊線距用地紅線最近為2.20 m，河岸目前為天然駁岸，未來擬整治加寬，基坑開挖邊線距河道規(guī)劃河口線最近為10.20 m。

根據(jù)上海市《基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DG/T J08-61—2010）的規(guī)定，該工程基坑深度大于7 m，但小于12 m，且未使用結(jié)合主體結(jié)構(gòu)的圍護型式，基坑安全等級二級。基坑東側(cè)沿崧泉路1倍開挖深度范圍有重要管線，環(huán)境保護等級定為二級；其它三側(cè)可定為三級，為安全計，提高到二級考慮。

2 項目重難點分析

該基坑工程的重點、難點主要有以下幾點：

（1）場地土除局部③3灰色粘土較為深厚，局部圍護的內(nèi)力變形控制較為困難以外，整體而言土質(zhì)較佳，對圍護設計有利。

（2）場地土第⑥2層砂質(zhì)粉土厚度較大，埋藏較淺，且為微承壓含水層?；娱_挖過程中容易產(chǎn)生坑底突涌；其次若止水帷幕質(zhì)量出現(xiàn)問題，坑內(nèi)降水容易引起基坑周圍地層嚴重的沉降。因此，該工程最大的風險是承壓水問題，止水帷幕和基坑降水極大影響工程的成敗。

（3）基坑南側(cè)處于地鐵保護區(qū)范圍內(nèi)，基坑開挖時，17號線區(qū)間隧道和匯金路地鐵站已經(jīng)建成但未投入使用，對其保護措施應引起高度重視。

（4）西側(cè)崧雅路管線受17號線和21#地塊和22#地塊之間的連通道基坑開挖影響須局部拆除，且已局部封堵切斷。但基坑施工之前應再次調(diào)查落實管線的實際情況，落實對管線的保護工作。

3 設計方案概述

該基坑圍護面積約12 500 m2，周邊462延長米。根據(jù)該工程周邊環(huán)境、開挖深度及土層情況，圍護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁擋土+三軸水泥土攪拌樁止水帷幕+地連墻+二道混凝土支撐的形式，坑內(nèi)土體加固采用雙軸水泥攪拌樁和旋噴樁封底，以保證周邊建筑和環(huán)境不出現(xiàn)異常。

三軸攪拌樁：采用 ?850@600水泥土攪拌樁，樁長23 m、25 m，樁頂標高-0.70 m。水泥攪拌樁采用P42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比1.5～2.0，水泥摻量20%，暗浜區(qū)域25%，采用一次攪拌工藝。

鉆孔灌注樁：采用三種型號，直徑 ?800@1000、?850@1050和 ?950@1150，樁長16.05 m至19.55 m不等。樁頂標高為-2.30 m、-2.40 m。樁身強度采用水下C30混凝土。鋼筋采用HPB300，HRB335和HRB400鋼筋。

雙軸攪拌樁：采用 ?700@1000雙軸攪拌樁，水泥選用P42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.5～0.6，水泥摻入量13%，暗浜處提高到16%，坑底上部樁體水泥低摻量為8%。采用兩噴三攪工藝。

立柱及支撐：立柱采用460×460鋼格構(gòu)柱，4L160×10（16）焊接鋼板組成。立柱樁采用 ?650鉆孔灌注樁（棧橋部位樁徑為 ?800），上部擴孔至?800，混凝土等級水下C30。

坑內(nèi)加固旋噴樁采用二重管注漿工藝，噴漿水泥采用P42.5普通硅酸鹽水泥，每立方米土體水泥用量不小于540 kg，水灰比為1.0，注漿擴散半徑應大于等于0.8 m，噴射注漿壓力不小于25 MPa，噴射量不小于30 L/min。

4 主要施工方案

4.1 工程總體流程

由于施工場地狹小，供電有限（為630 kVA），整個圍護工程工種較多，有鉆孔灌注樁、三軸攪拌樁、高壓旋噴注漿、格構(gòu)柱、圈梁、支撐、降水井、土方開挖、換拆撐、結(jié)構(gòu)施工等，工藝流程復雜，配備的機械設備眾多，且工期較緊，施工總體安排必須考慮場地、用電、施工道路及施工工期的統(tǒng)籌兼顧。

該基坑圍護工程施工由現(xiàn)場條件予以確定，但每階段施工要求較高，現(xiàn)場機械設備眾多，因此施工機械配備及合理的施工流程是確保該工程順利進行的關(guān)鍵。

施工總體安排如下：在前期準備工作就緒的前提下，采用2臺三軸攪拌樁進行截水帷幕的施工，在其施工后10 d，待水泥土強度達一定程度時，進行圍護鉆孔灌注樁的施工；在鉆孔灌注樁的施工開始施工7 d左右，進行基礎內(nèi)局部深坑的加密注漿的加固施工。

待圍護體施工結(jié)束及坑內(nèi)加固結(jié)束后，可先行挖除第一層土方，進行第一道支撐和圍檁的施工工作；待強度達到設計要求時，進行第二層土方開挖和支撐、圍檁施工；按順序完成第三道土方開挖?；A墊層的施工應在土方開挖到底24 h內(nèi)澆筑完成，隨后的結(jié)構(gòu)施工和換撐施工遵循：先撐后拆、滿足強度的原則。

4.2 土方開挖原則及要點

針對上海地區(qū)軟土的流變特點和地鐵保護要求，應用“時空效應”原理，嚴格按照“分塊、對稱、平衡、限時”的原則，開挖過程中盡量縮短基坑無支撐暴露時間，嚴格控制基坑變形。土方開挖及支撐施工具體要求如下：

（1）二層至三層土方采用盆式開挖加抽條式開挖。

（2）基坑沿地鐵側(cè)留土寬度不少于4倍的單層挖深，且最后挖除，單塊土體的開挖支撐的總施工時間控制在24 h以內(nèi)；其他區(qū)域在坑邊土體挖除后應在48 h內(nèi)形成支撐。21A-02A地塊C區(qū)單根支撐的開挖支撐時間嚴格控制在24 h以內(nèi)。

（3）每次開挖深度控制在2.5～3.0 m內(nèi)，并宜按1∶1.5放坡。

（4）基坑嚴禁超挖，機械開挖后坑底應保留200～300 mm厚土層用人工挖土清挖修整，防止超挖和擾動基底土體；坑底混凝土墊層應在土方開挖到底后隨挖隨搗，每塊墊層不大于200 m2。

（5）為嚴格控制坑底隆起，減少對地鐵的影響，要求“邊挖邊形成墊層，快速形成底板”，且靠近地鐵側(cè)C區(qū)分塊在土方墊層完成2 d內(nèi)須完成全部底板。

（6）采取信息化施工，以每層土方及支撐施工階段基坑的變形控制值為依據(jù)，以每天和前期分階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)作參考，調(diào)整制定本層及其以下各層土方與支撐施工的時間和措施，確?；蛹爸苓呍O施的變形量控制在計劃的范圍內(nèi)。

4.3 土方開挖安排

（1）首層土方開挖及支撐棧橋（含養(yǎng)護）在2016年2月22日完成。開挖順序：1-2-3-4-5。由遠及近開挖，如圖2所示。

圖2 首層土方開挖分區(qū)示意圖

（2）二層土方及二道支撐（含養(yǎng)護）從2016年2月23日至2016年3月13日完成，計20 d。開挖順序：先開挖中間的1-2區(qū)域；繼續(xù)開挖北側(cè)的3-4區(qū)域，形成南北支撐；然后開挖5、6區(qū)域，最后開挖7、8區(qū)域，如圖3所示。先從遠離地鐵側(cè)開挖，及時形成南北向的支撐。為了盡快地進行第三次土方開挖，第二道支撐使用早強混凝土。

圖3 二層土方開挖分區(qū)示意圖

（3）三層土方和底板施工從2016年3月14日至2016年4月4日完成，計22 d。劃分依據(jù)：按后澆帶劃分。開挖順序：先開挖中間的1-2區(qū)域；繼續(xù)開挖中間的3區(qū)域，接著開挖4區(qū)域，形成南北支撐。然后開挖5、6區(qū)域，最后開挖7、8區(qū)域。先從遠離地鐵側(cè)開挖，及時形成南北向的支撐。如圖4所示。

5 動態(tài)監(jiān)測設計及分析

該工程的施工監(jiān)測共設置了如下監(jiān)測點（具體見圖5）：墻體測斜監(jiān)測孔-基坑圍護共布置了15孔；圍護墻的墻頂沉降與位移監(jiān)測點-對應墻體測斜孔位置共布置27點；支撐軸力監(jiān)測點-各區(qū)域支撐分別布置12組軸力監(jiān)測點；坑外水位監(jiān)測點-布置了9個坑外水位監(jiān)測孔；基坑周邊地表沉降監(jiān)測點-共布置40點；土體測斜監(jiān)測孔-基坑外土體共布置了10孔；周邊道路監(jiān)測點-共布置11點；立柱沉降監(jiān)測點-基坑立柱共布置7點；管線沉降監(jiān)測點-布設周邊管線變形監(jiān)測點60點（其中電力管線變形監(jiān)測點10點、上水管線變形監(jiān)測點11點、污水管線變形監(jiān)測點16點、煤氣管線變形監(jiān)測點7點、雨水管線變形監(jiān)測點17點）。

圖4 三層土方開挖分區(qū)示意圖

圖5 測點布置示意圖

典型變形曲線典型雨水管線累計沉降曲線見圖6、圖7所示。

圖6 臨近地鐵側(cè)測斜孔累計變形曲線圖

圖7 典型雨水管線累計沉降曲線圖

由圖6可知，基坑降水到基礎施工結(jié)束后，地塊墻體測斜孔CX8最大位移量在-10 m處,累計位移量為37.86 mm（累計報警值35.00 mm），孔口位移量為270 mm，超過報警值，但變化較慢，趨于穩(wěn)定；底板完成后，墻體向基坑內(nèi)位移趨勢不是很明顯。說明，在結(jié)構(gòu)的施工過程中圍護結(jié)構(gòu)得以支撐、固定下，期間各測斜監(jiān)測點日變形量在±0.05 mm左右。圍護結(jié)構(gòu)逐步達到穩(wěn)定狀態(tài)。變化最大點隨基坑開挖深度加深而向下移動，一般在開挖面上1～2 m。

綜合整個監(jiān)測過程的各個階段基坑挖土施工階段的監(jiān)測是整個監(jiān)測工程的重點。該階段無論是周邊環(huán)境還是圍護體系都因挖土施工而產(chǎn)生垂直和水平方向的變形。由于土體被挖除后基坑內(nèi)、外的土壓力失去原有的平衡而產(chǎn)生壓降帶動周圍土體產(chǎn)生朔性流動導致沉降及位移，所以該階段的變形特征表現(xiàn)為周圍環(huán)境下降，圍護體系向基坑方向位移，支撐軸向應力增大，地下水位下降。監(jiān)測資料表明，基坑挖土階段，周邊監(jiān)測點均有不同程度的下降，其中蒸汽管線監(jiān)測點累計變形最大是Z5變化量為-3.99 mm，日變化速率-0.01 mm；建筑物監(jiān)測點累計變形最大是J10變化量為-8.40 mm（報警值20 mm），日變化速率-0.02 mm；地表監(jiān)測點累計變形最大是DB8-5變化量為-30.10 mm（報警值32 mm），日變化速率-0.03 mm。總體而言，如圖7所示，變形比較合理，且變形曲線較為平緩，無突變等情況，未發(fā)生管線損壞事件。

6 結(jié)語

縱觀基坑施工全過程，在基坑圍護及基坑開挖直至底板澆筑、結(jié)構(gòu)完成，參建單位始終對信息化施工非常重視，并采取了大量有效措施，尤其在基坑開挖期間，以“時空效應”理論為指導，認真參考和研究了該工程的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。根據(jù)監(jiān)測信息及時采取相關(guān)措施，真正實現(xiàn)了信息化施工管理，在整個地下結(jié)構(gòu)施工過程中，在確?；幼陨戆踩那疤嵯?，最大限度地減小了施工對周邊環(huán)境的影響，收到了較好的效果。

該工程施工過程雖然對個別管線及建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生了一些沉降變形，但未對其造成損壞，目前所有地下管線均完好，不影響地下管線的正常使用。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，各個監(jiān)測項目的監(jiān)測點在基坑底板施工結(jié)束后趨于穩(wěn)定。目前，該項目竣工近三年，周邊環(huán)境已基本不受該項目的影響。