夏則愛

上海市建工設(shè)計(jì)研究總院有限公司 上海 200235

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的大幅提升，建筑行業(yè)得到蓬勃發(fā)展，持續(xù)增加的高層建筑和地下工程往往面臨著深基坑的施工。然而深基坑施工過程技術(shù)復(fù)雜，涉及范圍廣，不可避免地受到自然及人為因素的影響而出現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)。

特別是復(fù)雜環(huán)境條件下的深基坑施工，更加需要對(duì)其施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行充分分析，采取科學(xué)合理的針對(duì)性技術(shù)方案和管理措施，最大程度地減小深基坑施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)，避免發(fā)生嚴(yán)重的施工事故。

在上海市虹口區(qū)江灣鎮(zhèn)街道HK0014-06號(hào)地塊新建項(xiàng)目的建設(shè)過程中，項(xiàng)目基坑開挖深度達(dá)15.9 m，建設(shè)環(huán)境極其復(fù)雜，周邊緊鄰老式住宅小區(qū)，東側(cè)緊鄰軌道交通3號(hào)線和淞滬鐵路。

在設(shè)計(jì)及施工各階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施，通過嚴(yán)密組織與精細(xì)化管理，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析情況，及時(shí)采取相應(yīng)的變形控制措施；并加強(qiáng)信息技術(shù)手段的利用，進(jìn)行基坑施工模擬及變形趨勢(shì)曲線自動(dòng)分析，全面提升深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力，進(jìn)而保證基坑工程的施工質(zhì)量及安全。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目基本概況

上海市虹口區(qū)江灣鎮(zhèn)街道HK0014-06號(hào)地塊新建項(xiàng)目為EPC項(xiàng)目，位于虹口區(qū)江灣鎮(zhèn)356街坊，屬于虹口區(qū)江灣鎮(zhèn)中心位置，旨在為業(yè)主打造一座集現(xiàn)代商業(yè)、辦公于一體的商辦綜合體。

項(xiàng)目規(guī)劃用地面積約10 270 m2，總建筑面積約53 000 m2，其中地上建筑面積約29 000 m2，地下建筑面積約24 000 m2。地上建筑由1棟13層辦公樓附帶5層裙房和1棟3層商業(yè)樓組成，建筑高度為57.65 m。地下共有3層，其中地下1層為商業(yè)，地下2層、3層為停車庫（圖1）。

圖1 項(xiàng)目效果圖

項(xiàng)目建筑容積率為2.5，綠化率為20%，為二星綠建標(biāo)準(zhǔn)建筑。項(xiàng)目實(shí)施裝配式建筑，單體預(yù)制裝配率不低于40%。建筑地面標(biāo)高高于鄰近市政道路中心線標(biāo)高0.30 m以上，±0 m標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)高程＋4.60 m；場(chǎng)地自然地面平均絕對(duì)高程為＋3.90 m。

1.2 項(xiàng)目基坑概況

項(xiàng)目基坑面積7 650 m2，基坑周長(zhǎng)約360 m（東西向長(zhǎng)86.6 m，南北向長(zhǎng)116.0 m），開挖深度15.9 m（集水井、電梯井落深1.5～3.0 m）；基坑采用順作法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻與地下結(jié)構(gòu)外墻結(jié)合采用“復(fù)合墻形式”，靠近軌道交通3號(hào)線的東側(cè)地下連續(xù)墻厚度為1 000 mm，其余三側(cè)厚度為800 mm，地下連續(xù)墻深31.5～36.0 m；豎向設(shè)置3道鋼筋混凝土支撐，支撐信息如表1所示。

表1 3道鋼筋混凝土支撐具體信息

基坑安全等級(jí)為一級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí)；由于同時(shí)處于軌道交通3號(hào)線和淞滬鐵路的安全保護(hù)范圍內(nèi)，應(yīng)軌道交通和鐵路保護(hù)要求，基坑劃分為南北兩個(gè)分區(qū)，其中南側(cè)（1區(qū)）面積為3 750 m2，北側(cè)（2區(qū)）面積為3 900 m2（圖2）。

圖2 項(xiàng)目基坑平面與立面

基坑主要依靠地下連續(xù)墻進(jìn)行自防水，地下連續(xù)墻防水等級(jí)為P8級(jí)；基坑開挖范圍以淤泥質(zhì)軟弱土層為主，含水量高、滲透系數(shù)差，基坑局部采用高壓旋噴樁加固。

1.3 地質(zhì)及水文條件

工程場(chǎng)地位于長(zhǎng)江三角洲沖積平原上，地貌類型屬濱海平原，場(chǎng)地地勢(shì)平坦，在本次勘探深度內(nèi)均為第四系土層，根據(jù)收集的資料及本次勘察成果，本場(chǎng)地處于古河道分布區(qū)，其中⑥、⑦層土缺失。工程場(chǎng)地的地基土根據(jù)成因及性質(zhì)劃分為7個(gè)工程地質(zhì)層及分屬不同地質(zhì)層的亞層，其分布情況自上而下為：①雜填土、③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③2黏質(zhì)粉土、③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④淤泥質(zhì)黏土、⑤1黏土、⑤2砂質(zhì)粉土、⑤3粉質(zhì)黏土、⑧1粉質(zhì)黏土、⑧2粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土。

場(chǎng)地淺部地下水屬潛水類型，主要賦存于淺部地層中的填土、黏性土、粉性土和黏性土層的砂土夾層中。補(bǔ)給來源主要為大氣降水與地表徑流，實(shí)測(cè)得地下水埋深在地表以下0.90～2.20 m。主要含水層為⑤2砂質(zhì)粉土層，夾較多薄層粉砂，滲透性相對(duì)較好，水平滲透系數(shù)一般為2.03×10－4cm/s，屬中等透水層，水位埋深為地面下3.45～4.11 m。主要含水層為⑨1粉砂層，為上海市第二承壓含水層，屬良好含水層，富水性和滲透性好；根據(jù)上海地區(qū)已有工程的長(zhǎng)期水位觀測(cè)資料，⑨1層中的承壓水的水位呈年周期性變化，水位埋深的變化幅度一般在3.0～11.0 m。

單獨(dú)作戰(zhàn)很難在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中有所發(fā)展，實(shí)行橫向合作，進(jìn)行連鎖經(jīng)營是今后農(nóng)機(jī)維修行業(yè)主要發(fā)展方向，連鎖經(jīng)營一方面可以充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有的資源和技術(shù)力量、規(guī)范農(nóng)機(jī)市場(chǎng)，另一方面可以第一時(shí)間獲得新的技術(shù)，使新技術(shù)得到更快速的應(yīng)用，遇到問題時(shí)解決更快，更有利于經(jīng)驗(yàn)交流，從而更快提高從業(yè)人員的綜合素質(zhì)。第三可以擴(kuò)大知名度，形成品牌，贏得市場(chǎng)份額。

1.4 基坑周邊環(huán)境

項(xiàng)目周邊環(huán)境復(fù)雜，東側(cè)緊鄰軌道交通3號(hào)線和淞滬鐵路?；娱_挖邊線與軌道交通高架橋墩基礎(chǔ)最近距離18.1 m，與鐵路鐵軌邊線最近距離11.1 m。南側(cè)為市政道路萬安路，道路下方埋設(shè)有供電、配水、雨水等多條市政管線，與基坑最近的管線為供電管線，距離為7.7 m；基坑開挖邊線與萬安路南側(cè)小區(qū)建筑最近距離為19.6 m。西側(cè)鄰近老式居民樓華進(jìn)公寓和宗教建筑三觀堂，基坑開挖邊線與兩處建筑物最近距離分別為12.0 m和14.2 m。北側(cè)為市政道路仁德路，道路下方埋設(shè)有供電、雨水、污水等多條市政管線，與基坑最近的管線為供電管線，距離為10.0 m?；娱_挖邊線與仁德路北側(cè)小區(qū)建筑的最近距離28.5 m（圖3）。

圖3 基坑周邊環(huán)境示意

2 在設(shè)計(jì)階段統(tǒng)籌考慮基坑風(fēng)險(xiǎn)控制措施

在基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)階段，充分考慮地質(zhì)水文條件及周邊環(huán)境復(fù)雜因素，統(tǒng)籌計(jì)劃深基坑實(shí)施全過程的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。圍護(hù)設(shè)計(jì)采用同濟(jì)啟明星FRWS7.2進(jìn)行驗(yàn)算，支撐系統(tǒng)采用同濟(jì)啟明星BSC4.1進(jìn)行計(jì)算，對(duì)基坑整體穩(wěn)定性、抗傾覆、墻底抗隆起、坑底抗隆起、圍護(hù)樁變形及內(nèi)力、支撐內(nèi)力及變形等進(jìn)行精心計(jì)算；并通過有限元數(shù)值模擬計(jì)算分析基坑開挖施工過程對(duì)周邊環(huán)境的影響，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，分析判斷基坑開挖對(duì)周圍環(huán)境的影響程度。

同時(shí)，根據(jù)本基坑及周邊環(huán)境的特殊情況，采取了一些特定的技術(shù)措施，更加有利于實(shí)現(xiàn)深基坑實(shí)施過程的安全控制及周邊環(huán)境的保護(hù)要求。

1）采用T形幅地下連續(xù)墻技術(shù)。為考慮針對(duì)軌道交通3號(hào)線、淞滬鐵路的保護(hù)要求，在基坑?xùn)|側(cè)采用T形幅地下連續(xù)墻，以增強(qiáng)地下連續(xù)墻剛度，從而有效控制基坑變形，確保軌道交通和鐵路的變形控制要求。通過本項(xiàng)目基坑施工實(shí)踐，T形幅地下連續(xù)墻有效地控制了周邊環(huán)境的水平和豎向變形，為軌道交通安全保護(hù)區(qū)范圍的建設(shè)項(xiàng)目探索出一條新的變形控制技術(shù)措施。

2）基坑周邊多為6、7層的老公房，房屋建造時(shí)間較久，基礎(chǔ)均比較薄弱（大多為條形基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)），而且與基坑開挖邊線距離較近，特別是西北側(cè)的華進(jìn)公寓，與基坑開挖邊線最近距離僅為12 m。為了控制基坑開挖過程的變形傳遞，在該位置地下連續(xù)墻外側(cè)先行沉入1排隔離樁（鉆孔灌注樁）。通過本項(xiàng)目實(shí)踐，隔離樁有效地控制了變形的傳遞，確保了鄰近老式建筑物的良好狀態(tài)（圖4）。

圖4 T形幅地下連續(xù)墻和隔離樁平面布置

3）研究采取特殊技術(shù)措施，在地下1層、地下2層先后設(shè)置鋼管斜拋撐，以控制中隔墻及基坑變形，實(shí)現(xiàn)1區(qū)B2板完成后提前開展2區(qū)基坑開挖的施工，在控制基坑風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行1區(qū)、2區(qū)兩個(gè)分區(qū)的交叉施工。通過以上施工措施，既較好地控制了基坑變形趨勢(shì)，又在較大程度上加快了基坑施工進(jìn)度，基坑施工風(fēng)險(xiǎn)得到很好的控制。

3 嚴(yán)格控制基坑工序安排及施工流程

3.1 精心組織基坑降水分析及井點(diǎn)布置

在基坑正式開挖施工之前，針對(duì)第⑤2層開展現(xiàn)場(chǎng)群井抽水試驗(yàn)，通過抽水試驗(yàn)定性判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)（地下連續(xù)墻、三軸止水帷幕）施工對(duì)含水層的隔水效果；利用先期完成的坑內(nèi)第⑤2層的抽水井、觀測(cè)井，坑外第⑤2層的觀測(cè)井，通過群井抽水試驗(yàn)驗(yàn)證前期降水設(shè)計(jì)的合理性，并根據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整后續(xù)施工的減壓深井。

根據(jù)計(jì)算分析，基坑共計(jì)布井55口。其中疏干井30口，減壓井12口，坑內(nèi)減壓井備用兼觀測(cè)井4口，坑外承壓水水位觀測(cè)井兼應(yīng)急回灌井9口。

3.2 嚴(yán)格控制深基坑開挖施工流程

在基坑開挖過程中，嚴(yán)格控制分區(qū)分塊依次開挖，確保先撐后挖；先中間后周邊，控制土壓力有序釋放。做到隨挖隨撐，嚴(yán)禁超挖，確保每塊區(qū)域的支撐在開挖后24 h內(nèi)形成。開挖至基底標(biāo)高后，應(yīng)及時(shí)澆筑墊層，快速形成底板，以減少基坑大面積暴露時(shí)間，控制基坑的回彈隆起。本基坑按照施工總體計(jì)劃，先施工1區(qū)，再施工2區(qū)（圖5）。

圖5 基坑施工流程示意

3.3 認(rèn)真落實(shí)基坑監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析

按照專家評(píng)審的基坑監(jiān)測(cè)方案布置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，做好基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)。其中基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測(cè)包括：圍護(hù)墻頂水平、豎向位移監(jiān)測(cè)，圍護(hù)墻體、土體深層水平位移監(jiān)測(cè)，支撐軸力監(jiān)測(cè)，坑外水位觀測(cè)，立柱豎向位移監(jiān)測(cè)。周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：坑外地表豎向位移監(jiān)測(cè)，周邊建（構(gòu)）筑物豎向位移監(jiān)測(cè)，地鐵高架橋墩豎向位移監(jiān)測(cè)，鐵路路基水平、豎向位移監(jiān)測(cè)，周邊地下管線水平、豎向位移監(jiān)測(cè)，周邊建（構(gòu)）筑物裂縫觀測(cè)。

在深基坑施工過程中，認(rèn)真做好基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析。當(dāng)日變形量達(dá)到報(bào)警值或累計(jì)變形量達(dá)到報(bào)警值時(shí)，立即協(xié)調(diào)并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，控制或緩解變形趨勢(shì)的發(fā)展。

4 應(yīng)用信息技術(shù)加強(qiáng)基坑風(fēng)險(xiǎn)控制

充分應(yīng)用項(xiàng)目BIM模型及基于模型的協(xié)同管理平臺(tái)等信息技術(shù)手段，更好地促進(jìn)深基坑施工過程的安全風(fēng)險(xiǎn)管控。

1）應(yīng)用BIM模型進(jìn)行施工模擬，提前采取風(fēng)險(xiǎn)控制措施。應(yīng)用BIM模型進(jìn)行深基坑施工模擬，不僅有利于優(yōu)化施工組織及施工流程，而且可以提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判，并及時(shí)采取針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)措施，以確保深基坑的施工安全。

2）利用基于BIM模型的協(xié)同管理平臺(tái)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析。將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入基于BIM模型的協(xié)同管理平臺(tái)，在協(xié)同管理平臺(tái)中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變形趨勢(shì)曲線圖。當(dāng)日變形量或累計(jì)變形量達(dá)到警戒數(shù)值時(shí)，立即顯示報(bào)警提示，以便及時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)控制措施。

5 結(jié)語

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目基坑施工期間周邊環(huán)境變形始終處于可控狀態(tài)，最終監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)部分超過報(bào)警值，市政管線、小區(qū)建筑、鐵路路基及圍墻等監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)變形量超出報(bào)警值10～20 mm；其中基坑圍護(hù)深層水平位移部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)變形量超出報(bào)警值較大，超出40～60 mm。但重要建（構(gòu)）筑物的變形控制較為理想，軌道交通3號(hào)線高架橋墩垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)變形量為－6.8 mm。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，項(xiàng)目深基坑在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、基坑開挖、底板澆筑直至地下結(jié)構(gòu)回筑施工完成期間，變形均處于可控狀態(tài)。針對(duì)深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行事先分析，設(shè)計(jì)及施工階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施；施工過程中加強(qiáng)組織與管控，充分利用信息化管理手段，確?；邮┕わL(fēng)險(xiǎn)控制，以及周邊環(huán)境的安全，順利完成了深基坑施工任務(wù)，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。