邸 國 恩

(1.華東建筑設計研究院有限公司上海地下空間與工程設計研究院，上海 200011；2.上?；庸こ汰h(huán)境安全控制工程技術研究中心，上海 200011)

0 引言

隨著我國城市地下空間建設的不斷發(fā)展，復雜環(huán)境下的基坑工程越來越多。如何減小基坑實施對周邊環(huán)境的影響已經(jīng)成為越來越多專家學者的重點研究方向[1-6]。本文以上海某醫(yī)院病房樓基坑為背景，介紹了復雜環(huán)境條件下基坑支護設計關鍵技術和實施情況，可為類似基坑工程設計提供借鑒和參考。

1 工程概況

背景項目為病房樓改擴建工程，位于上海市某醫(yī)院內(nèi)，基坑面積約2 300 m2，開挖深度約12.50 m～12.75 m。院區(qū)內(nèi)場地十分狹小，基坑緊鄰多幢建筑，南側與市級歷史保護建筑(科研樓)最近距離僅為6 m，周邊環(huán)境條件十分復雜，環(huán)境保護要求很高，基坑環(huán)境平面圖如圖1所示。本工程重點保護對象如下。

本工程基坑開挖面以上及基底附近以含水量高、流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)土層為主，不利于基坑變形控制，需采取可靠擋土、隔水措施。土層物理力學指標如表1所示。

表1 土層物理力學性質(zhì)綜合成果表

土層層厚/m重度/kN·m-3?/(°)c/kPa①素填土1.6518220②粉質(zhì)粘土1.818.81721③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土4.417.62010④淤泥質(zhì)粘土8.216.81211⑤1a粘土4.518.11314⑤1b粉質(zhì)粘土4.518.41618

2 基坑周邊重點保護對象

本工程周邊空間較小，建筑物非常密集，基坑面臨著鄰近建筑和樹木保護的難題?；又苓呏攸c保護對象如下。

2.1 市級保護建筑科研樓

基坑南側為市級歷史保護建筑科研樓，該樓與本基坑角部的最近距離僅6.3 m。該樓上部結構為5層磚混結構，局部1層地下室，鋼筋混凝土墻下條形基礎，條基下為樁徑0.1 m、樁長3.6 m的木樁，樁端持力層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層。

2.2 廣玉蘭樹

基坑南側科研樓與基坑之間有一排廣玉蘭樹，樹干中心與基坑的距離約為4.0 m。在圍護墻施工期間需要采取措施保護樹根不受水泥漿液的侵害。

2.3 對東側和北側鄰近建、構筑物

基坑北側為新建門診樓，與基坑距離約7.7 m，采用灌注樁基礎；基坑東北側為急診樓，與基坑距離約12.0 m，天然基礎埋深1.1 m；基坑東北角距離2.5 m處為已建化糞池；基坑東側為病房手術大樓，距離約6.5 m，天然基礎埋深2.7 m；基坑西南角距離7.2 m處為鍋爐房。

3 設計對策與保護措施

基于周邊環(huán)境保護要求高的特點，本工程采用了“兩墻合一”地下連續(xù)墻+三道支撐設計方案。

3.1 地下連續(xù)墻設計

基坑周邊采用“兩墻合一”地下連續(xù)墻，墻厚800 mm，基底以下嵌固深度為13.0 m～17.1 m。根據(jù)周邊建筑超載和施工荷載對地下連續(xù)墻進行了設計計算。槽段間施工接頭采用圓形鎖口管接頭。為了防止槽壁坍塌對鄰近建構筑物等產(chǎn)生不良影響，化糞池產(chǎn)生影響，對地下連續(xù)墻兩側采用φ700@500單排雙軸水泥土攪拌樁進行槽壁加固。采用雙軸水泥土攪拌樁對被動區(qū)土體進行加固，以增加被動區(qū)土體抗力，減小基坑變形。南側基坑支護結構剖面如圖2所示。

3.2 水平支撐設計

醫(yī)院內(nèi)部場地狹小，環(huán)境保護要求很高，且尤其對施工噪聲提出了很高要求?？紤]到醫(yī)院的實際情況，本工程基坑設置了三道支撐體系，支撐平面呈十字正交布置，第一道支撐為鋼筋混凝土支撐，第二、三道支撐為φ609×16雙拼鋼管支撐。第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，并將第一道支撐與施工棧橋和材料堆場結合設計。第二道和第三道支撐均為雙拼鋼管支撐。鋼管支撐具有安裝拆除便捷、能施加預應力控制變形、施工噪聲小、施工速度快等特點，有利于基坑的變形控制。第二、三道支撐圍檁采用2H700×300雙拼型鋼，對撐采用雙拼φ609×16鋼管，角撐及八字撐采用H400×400型鋼。第二道、第三道支撐每根鋼管施加1 500 kN預應力，分為三級施加，每級為500 kN(見圖3)。

3.3 土體加固

對緊鄰建筑的基坑東側、南側以及基坑西側陽角部位被動區(qū)土體采用φ700@500雙軸水泥土攪拌樁進行加固。雙軸水泥土攪拌樁加固體寬度5.2 m，加固范圍為第二道支撐底至基底以下4.0 m，加固體水泥摻量基底以上8%，基底以下12%。水泥土攪拌樁加固體呈墩式分布，攪拌樁呈格柵狀排列。

3.4 對周邊建、構筑物的保護措施

3.4.1對市級歷史保護建筑科研樓的保護措施

在設計和施工階段，對教學科研輔助大樓的保護措施大概有如下幾條：1)對鄰近保護建筑范圍對被動區(qū)土體進行滿堂加固，以增加被動區(qū)土體抗力，減小圍護體變形和坑底隆起量；2)在鄰近建筑基礎周圍預埋注漿管，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，在大樓基礎下采用雙液跟蹤注漿加固基礎底面下的土體；3)施工期間，科研樓側嚴禁任何形式的施工超載；4)基坑開挖充分利用時空效應，盡可能減小科研樓側圍護墻暴露長度及無支撐暴露時間，且該側分塊開挖長度不大于15 m；5)在科研大樓上設置沉降觀測點，并進行結構裂縫的初查，基坑開挖期間加強觀測，并根據(jù)監(jiān)測結果及時調(diào)整施工速度，做到信息化施工。

3.4.2對廣玉蘭樹的保護措施

本工程南側有一排廣玉蘭樹，根據(jù)樹冠半徑估計，廣玉蘭樹的主要根系與地下連續(xù)墻的凈距僅為1.0 m，施工過程中水泥漿液的滲透極有可能會對樹木的根系產(chǎn)生影響。為了保護樹木，在雙軸水泥土攪拌樁前，預先在廣玉蘭樹和基坑之間增打一排鋼板樁，利用鋼板樁形成屏障阻隔水泥漿液的滲透，防止廣玉蘭樹的根系受到影響。鋼板樁采用小企口方式打入，并對鋼板樁接縫處作防水處理。鋼板樁隔離屏障剖面見圖2。鋼板樁隔離屏障布置見圖4。

3.4.3對東側和南側鄰近建、構筑物的保護措施

本工程四周存在門診樓、急診樓、化糞池、臨時鍋爐房等建筑，在設計和施工階段，采取了如下保護措施：1)在鄰近周邊建筑區(qū)域，對被動區(qū)土體進行墩式加固，以增加被動區(qū)土體抗力，減小圍護體變形和坑底隆起；2)在地下連續(xù)墻成槽前，對化糞池與基坑之間的土體采用壓密注漿進行預先加固，以減小地下連續(xù)墻成槽和基坑開挖對化糞池的影響；3)基坑東側施工超載限制在10 kPa以內(nèi)；4)基坑開挖過程中充分利用時空效應，在鄰近建、構筑物側，盡可能減小圍護體暴露長度及無支撐暴露時間，要求該側分塊開挖長度不大于20 m；5)在鄰近建、構筑物上設置沉降觀測點，并進行結構裂縫的初查，基坑開挖期間加強觀測，并根據(jù)監(jiān)測結果及時調(diào)整施工速度，做到信息化施工。

4 實施情況

本工程實施過程順利，基坑監(jiān)測表明整個基坑施工過程中地下連續(xù)墻的變形不大于28.2 mm，教學科研輔助大樓的沉降變形不大于9.8 mm，新建門診樓的沉降變形不大于11.1 mm。本工程基坑開挖對周邊環(huán)境影響較小，具有良好的社會經(jīng)濟效益?，F(xiàn)場施工實景如圖5所示，鄰近科研樓和鄰新門診大樓的圍護墻側向位移如圖6所示。

5 結語

1)針對背景基坑工程周邊復雜的環(huán)境情況，選用了合理的支護結構形式，并采取了被動區(qū)土體加固、增打鋼板樁等措施，有效的保護了周邊環(huán)境條件。2)地下連續(xù)墻具有側向抗彎剛度大的優(yōu)勢，因此采用“兩墻合一”形式的地下連續(xù)墻可以有效控制基坑變形。3)采用水泥土攪拌樁對被動區(qū)土體進行加固，能夠增大被動區(qū)土體抗力，減小基坑開挖階段支護結構的變形。4)采用鋼板樁可有效的隔斷水泥漿液，避免水泥土攪拌樁和地下連續(xù)墻施工對樹根產(chǎn)生不良影響。