陳學成

（上?？辈煸O計研究院（集團）有限公司 上海200093）

0 引言

近年來隨著施工技術的不斷發(fā)展與進步，不同結構型式的圍護體系不斷涌現，且各有其特點及局限性［1］，因此結合工程的挖深、土層情況及周邊環(huán)境，選擇合適的支護工藝才能取得最佳的效果。前撐注漿鋼管支護體系是近年發(fā)展起來的一種新型圍護結構類型，使用鋼構件代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋混凝土支撐，實現無支撐直立開挖，在保證基坑安全的同時，可有效降低工程造價，極大提高挖土效率及縮短工期，該技術可廣泛適用于挖深12 m 以內的基坑［2］，目前已在近百項地下1～2層項目中成功應用［3-5］。

1 工程實例

1.1 工程概況

上海市浦東新區(qū)某征收安置房項目總建筑面積165 581.41 m2，由10 幢16～18 層住宅及附屬配套組成，整體設置1 層地下室，主樓采用樁筏基礎，地庫區(qū)域采用樁基+承臺；基坑開挖面積約45 060 m2，周長約905 m，地下車庫開挖深度為5.85 m，形狀極不規(guī)則。

本工程西北側為幼兒園，基坑邊線距離幼兒園約10.2 m，該幼兒園為地上3 層局部4 層建筑物，采用PHC500（100）管樁，樁長31.0 m；其余三側均為已建市政道路，道路下存在通訊、雨水、污水等多條市政管線，距離基坑邊線5.7～22.9 m，周邊環(huán)境相對復雜（見圖1）。

圖1 地下室形狀及周邊環(huán)境Fig.1 Basement Shape and Surrounding Environment

根據地下車庫及建筑物布置，除4個角部外，其余基坑邊線距離用地紅線距離約2.5～3.2 m，場地利用率較高。

1.2 工程地質

上海位于東海之濱、長江入?？谔帲瑢匍L江三角洲沖積平原，擬建場地地貌單元屬濱海平原地貌類型?？碧娇姿衣兜?5.0 m 深度范圍內的地基土均屬第四紀沉積物，主要由飽和的粘性土、粉性土、砂性土組成，根據地基土的成因、時代、結構特征及物力力學性質指標等綜合分析，可劃分為7 個工程地質層及亞層、次亞層（①～⑤、⑦、⑧層，上海統(tǒng)編第⑥層缺失），對本工程基坑有影響的主要為①～④層。

①層雜填土：場地內填土厚度在0.70～3.80 m，以碎石、磚塊、建筑垃圾、生活垃圾為主，底部素填土以粘性土為主，土質松散不均，普遍分布。

②層粉質粘土：夾少量粉性土，中等壓縮性，可塑～軟塑狀態(tài)，層厚0.50～2.10 m，填土較厚區(qū)域缺失。

③層淤泥質粉質粘性土：夾薄層粉性土，高等壓縮性，流塑狀態(tài)，層厚0.30～2.60 m，普遍分布。

③夾層砂質粉土：夾薄層粘性土，中等壓縮性，稍密狀態(tài)，層厚4.10～9.00 m，普遍分布。

④層淤泥質粘土：偶夾薄層樁粉性土，高等壓縮性，流塑狀態(tài)，層厚5.60～10.50 m，普遍分布。

土層物理力學指標如表1所示。

表1 土層物理力學指標Tab.1 Physico-mechanical Index

1.3 水文地質

擬建場地淺部土層中的潛水，其水位埋深隨季節(jié)、氣候等因素而變化。上海市年平均地下水埋深為地表面下0.5～0.7 m，低地下水埋深為地表面下1.5 m，設計時地下潛水位可取0.50 m。

第⑦層承壓含水層埋深大于35.0 m，對本工程無影響。

2 基坑支護設計

2.1 工程特點

⑴面積較大，挖深較深，基坑面積達4.5萬m2；基坑挖深5.85 m，屬淺基坑類型中的深基坑。

⑵周邊環(huán)境相對復雜，3倍基坑開挖范圍內有幼兒園、市政道路及多條地下管線分布，保護要求相對較高，圍護設計需充分考慮基坑開挖對已建建筑物、市政道路及市政管線的影響。

⑶基坑影響范圍內第③層淤泥質土呈流塑狀，其土性較差，具有含水量高、孔隙比大、強度低、滲透性差、靈敏度高的特點，土體抗側力低，易產生蠕變；第③夾層砂質粉土滲透性較好，在動水條件下易產生流砂、管涌等不利情況；同時該層土含水量較大，止水樁宜隔穿該土層。

⑷除4 個角部外，大部分區(qū)域施工空間有限，基坑邊線距用地紅線僅有2.5～3.2 m。

⑸根據建設單位進度要求，施工工期較為緊張。

2.2 基坑支護設計

由于基坑邊線距離用地紅線較近，常規(guī)攪拌樁重力壩無施工條件，同時大面積布置支撐造價及工期代價均較大，故設計原擬采用SMW 工法樁+鋼管斜拋撐［6-7］，局部重力壩的圍護設計方案典型剖面如圖2所示。由于項目工期要求較緊，同時有多幢主樓貼邊，底板需分塊形成，施工極為不便，另外基坑挖深相對較深，施工時初始變形可能較大，易對周邊環(huán)境產生一定的影響。綜合考慮到工期要求和施工方便，將鋼管斜拋撐調整為前撐注漿鋼管支護體系［8］，典型圍護設計剖面如圖3所示。

圖2 鋼管斜拋撐設計剖面Fig.2 Design Section of Steel Pipe Diagonal Bracing （mm）

圖3 前撐注漿鋼管支護體系設計剖面Fig.3 Design Section of Front-braced Grouting Steel Pipe Pile （mm）

其中前撐注漿鋼管支護體系采用φ 273×10鋼管，間距4 500 mm，樁長16 m，水平傾角45°，坑底以下設置注漿段，采用約束式注漿，單根鋼管注漿量不少于4 t；坑邊6 m范圍設置200 mm厚配筋墊層，內配φ 10@200×200 雙層雙向鋼筋網片；鋼管穿底板區(qū)域設置環(huán)形止水鋼片［9-10］。

前撐注漿鋼管支護體系單樁的極限承載力標準值依照《建筑樁基技術規(guī)范：JGJ 94—2008》，按斜樁模式進行計算。結合《自穩(wěn)式基坑支護結構技術標準：T/SCD A012—2018》，取安全系數為1.4。根據計算，鋼管樁單樁承載力特征值約為650 kN。基坑開挖到底，如圖4所示。

圖4 基坑開挖到底Fig.4 Foundation Pit Excavation

前撐注漿鋼管支護體系可隨著三軸攪拌樁施工同步施工及養(yǎng)護，不占用絕對工期，可實現直立式開挖，較為便捷；同時前撐鋼管與坑底配筋墊層組合有利于排樁對水平位移的控制，鋼管與墊層有效連接可增強鋼管壓屈穩(wěn)定，受壓墊層反向受力可抵抗土體隆起，可大大提高支護結構的整體穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)混凝土支撐相比，避免了混凝土支撐的施工、養(yǎng)護及拆除，對比工期可節(jié)約3 個月以上，造價節(jié)省數百萬元；與斜拋撐相比避免了主樓被切割施工及二次挖土的不利條件，同時避免了斜拋撐常規(guī)留土不當引起的初始變形過大的問題，造價較斜拋撐略高，工期約節(jié)省1～2個月。

3 承載力檢測及基坑監(jiān)測

3.1 前撐注漿鋼管樁承載力檢測

基坑開挖前隨機選取3根前置式注漿鋼管做靜載試驗，試驗主要參數如表2 所示；由Q-s 曲線及s-lgt曲線（見圖5）可以看出，最大沉降量為31.08 mm，單樁承載力均可達到650 kN，滿足設計要求。

表2 單樁承載力參數Tab.2 Parameter of Single Pile Bearing Capacity

圖5 Q-s曲線及s-lgt曲線Fig.5 Q-s Curve and s-lgt Curve

3.2 基坑監(jiān)測

本工程前撐注漿鋼管樁共計130 根，基坑開挖期間共對26根鋼管樁進行軸力監(jiān)測，根據監(jiān)測數據軸力普遍在370～450 kN之間。

同時根據監(jiān)測數據周邊道路、建筑物及管線均小于報警值要求；CX4 基坑開挖至底板及傳力帶施工結束、鋼管割除過程中的測斜變形如圖6所示，根據施工結果來看，按照施工要求分層、分段開挖，及時澆筑墊層及底板，可以保證基坑安全性［11］。

圖6 典型深層水平位移觀測結果曲線Fig.6 Curve Chart of Typical Deep Horizontal Displacement Observation Results

4 工程經驗及總結

⑴施工速度較快；SMW 工法施工一定距離后即可跟隨施工，基本不占用絕對工期。

⑵注漿鋼管樁區(qū)域應采用島式開挖，并及時澆筑坑邊配筋墊層，鋼管和墊層的有效連接對控制周邊變形，增強鋼管壓屈穩(wěn)定及抵抗土體隆起極為有利。

⑶以本工程為例，注漿鋼管樁區(qū)域可實現直立式開挖，避免了斜拋撐引起的二次挖土；同時解決了斜拋撐往往因留土不足導致的初始變形較大及主樓切割施工的難題。

⑷注漿鋼管樁拆除較為靈活，對周邊環(huán)境保護較為有利；當存在對變形要求較為嚴格區(qū)域時可針對性采取穿墻后拆的方式，如本工程臨近幼兒園區(qū)域。

5 結語

目前本項目地下結構已施工完成，基坑已回填，注漿鋼管支護體系的運用不僅滿足了建設單位對工期及周邊環(huán)境保護的要求；同時無內支撐設計也簡化了現場的施工步驟及流程，大大提升了土方的開挖效率，對施工速度有明顯的提升。