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上海建工二建集團有限公司 上海 200080

1 工程概況

1.1 場地概況

上海市普陀區(qū)A11-7地塊新建養(yǎng)老院項目位于普陀區(qū)長風(fēng)二村54號，占地面積7 276.3 m2，總建筑面積33 603 m2，地上建筑面積21 976 m2，地下建筑面積11 627.33 m2，地下2層，地上15層?；有螤罨境收叫危▓D1），主樓下普遍開挖深度為10.80 m，主樓以外區(qū)域普遍開挖深度為10.40 m，基坑局部開挖深度13.40 m?；影踩燃壎墸苓叚h(huán)境保護等級除項目北側(cè)為一級外，其他區(qū)域為二級。

圖1 項目平面布置

1.2 周邊概況

本工程基坑北側(cè)為桃浦河，河道內(nèi)需新建一條出水箱涵，出水箱涵與本工程同步施工，且河道原防汛墻需拆除重建。本工程圍護邊距河道防汛墻僅為0.8 m，距新建出水箱涵9.5 m，新建防汛墻基礎(chǔ)與本工程圍護重疊。項目東側(cè)、南側(cè)、西側(cè)分布有許多線路，與基坑開挖邊線最近距離為3.3 m。東側(cè)基坑外分布1～4層住宅，基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)。東側(cè)道路為項目北側(cè)箱涵施工的主要施工道路。基坑南側(cè)紅線外為社區(qū)道路（寬6 m），南側(cè)道路是本工程和箱涵施工單位唯一與外界連通的施工道路。

1.3 水文地質(zhì)概況

本工程地質(zhì)勘探深度70.0 m范圍內(nèi)，主要由填土、黏性土、粉性土、砂性土、淤泥質(zhì)土等組成，根據(jù)地基土成積年代、成因類型及物理力學(xué)性質(zhì)差異，劃分為8個主要層次：①1雜填土、①2淤泥、②3-2灰色黏質(zhì)粉土、④灰色淤泥質(zhì)黏土、⑤1-1灰色黏土、⑤1-2灰色粉質(zhì)黏土、⑥草黃色砂質(zhì)粉土、⑦1草黃色砂質(zhì)粉土。承壓水分布于第⑦層土中，地下車庫埋深約10.8 m，第⑦層層頂最小埋深29.5 m，承壓水水位按不利埋深3 m估算時不會對基坑產(chǎn)生突涌危險。

2 工程難、特點分析

2.1 深基坑施工周邊環(huán)境復(fù)雜，構(gòu)筑物及管線保護要求高

基坑周邊分布較多建筑物，南側(cè)有4棟高層，西側(cè)有社區(qū)學(xué)校，東側(cè)有4棟多層建筑，北側(cè)為桃浦河，建筑距離基坑較近，在2倍開挖深度以內(nèi)。本工程主要施工道路為項目南側(cè)寬6 m的社區(qū)道路，且單側(cè)用于居民停車?；?xùn)|、南、西側(cè)有多條綜合管線。基坑施工如何確保周邊房屋、管線安全是本課題研究的難點[1-4]。

2.2 圍護與新建防汛墻重疊，施工難度大

項目北側(cè)新建防汛墻基礎(chǔ)與本工程圍護樁重疊，圍護樁施工時如防汛墻不拆除無法滿足施工作業(yè)面。根據(jù)水務(wù)公司進度要求，防汛墻施工時間正值本工程地下結(jié)構(gòu)施工階段，而防汛墻基礎(chǔ)與本工程圍護體系重疊，防汛墻基礎(chǔ)施工時可能導(dǎo)致圍護滲水，出現(xiàn)重大安全隱患，如何合理統(tǒng)籌圍護樁與新建防汛墻的施工是本工程一大難點。

2.3 出水箱涵與深基坑同步施工，難度大、風(fēng)險高

項目北側(cè)河道內(nèi)新建出水箱涵，箱涵基礎(chǔ)為長6 m預(yù)制管樁，樁底標高為－9 m，箱涵施工區(qū)域內(nèi)修建圍堰，圍堰內(nèi)抽水清淤，箱涵主體、樁基施工與本工程圍護樁的距離僅為3.5 m。因箱涵樁基采用預(yù)制管樁施工，對土體變形影響較大，且河道內(nèi)水較多，加大了深基坑的施工難度和風(fēng)險。

2.4 場地狹小，施工難度大

本工程可供使用的施工場地十分狹窄，項目北側(cè)、西側(cè)圍護體系超出用地紅線，項目南側(cè)用地紅線距基坑開挖邊線1.89 m，項目東側(cè)用地紅線距基坑開挖邊線2.00 m，施工作業(yè)時材料的堆放場地和加工區(qū)域均無法設(shè)置。項目施工主干道為南側(cè)社區(qū)道路，因是社區(qū)道路無法滿足施工機械及重車通行要求。本工程如何科學(xué)、合理地組織交通及場布是一大難點。

3 基坑支護方案優(yōu)化

3.1 原基坑方案概況

項目北側(cè)鄰近河道防汛墻與防汛墻基礎(chǔ)部位的支護形式為3排φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁止水＋套打φ1 000 mm@1 200 mm鉆孔灌注樁擋土（落深區(qū)采用φ1 100 mm@1 300 mm鉆孔灌注樁）＋格構(gòu)柱棧橋板＋2道鋼筋混凝土支撐＋φ850 mm@600 mm三軸坑底加固的支護形式。

新建防汛墻基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁＋鋼筋混凝土承臺，現(xiàn)場實際測量結(jié)果顯示，防汛墻灌注樁緊貼三軸止水帷幕（圖2），在樁基施工時，如發(fā)生擴徑直接破壞三軸止水帷幕，且防汛墻混凝土承臺施工時需伸入三軸止水帷幕內(nèi)600 mm以上，由此對圍護體系造成了損壞，增加了地下結(jié)構(gòu)施工時的安全隱患。

圖2 圍護樁與防汛墻基礎(chǔ)重疊

3.2 豎向支護方案優(yōu)化

為確保深基坑施工安全，降低施工風(fēng)險，避免防汛墻基礎(chǔ)與止水帷幕重疊，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，將豎向圍護體系進行優(yōu)化，項目北側(cè)設(shè)計方案優(yōu)化為：咬合樁φ1 200 mm@900 mm＋φ850 mm@600 mm高壓旋噴樁＋2道鋼筋混凝土支撐＋φ850 mm@600 mm三軸坑底加固的支護形式。

北側(cè)支護體系改為咬合樁后，解決了防汛墻與圍護體系重疊碰撞的問題，由原來防汛墻基礎(chǔ)與圍護樁重疊，調(diào)整為間隔0.75 m。項目北側(cè)圍護樁下分布有較多障礙物，咬合樁施工前采用RT機鋼套管施工，利用液壓靜力切割處理地下障礙物，完整清除樁位部分的原有基礎(chǔ)，確保咬合樁成樁質(zhì)量。采用RT機鋼套管清障，對周邊環(huán)境擾動小，對防汛墻及基礎(chǔ)影響少，有效避免了地下障礙物、新建防汛墻與止水帷幕重疊的問題，確保了圍護體系的安全。

3.3 棧橋板優(yōu)化

本工程建設(shè)用地地處市中心社區(qū)內(nèi)，基坑開挖部位緊貼用地紅線，局部圍護體系已超出用地紅線，土方開挖后原材堆放地、原材加工地受場地限制均無法設(shè)置。原設(shè)計棧橋面積，施工車輛無法環(huán)通，且轉(zhuǎn)彎半徑不足。為滿足施工要求，在項目北側(cè)、南側(cè)、西側(cè)新增1 027 m2棧橋板（圖3），用于材料堆放，設(shè)置鋼筋加工棚和木工加工棚，確保施工道路環(huán)通，便于施工。

圖3 棧橋板優(yōu)化后平面布置

4 基坑施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 確定施工順序

為降低基坑安全風(fēng)險，避免防汛墻與止水帷幕重疊對深基坑造成的影響，減小出水箱涵與深基坑同步施工帶來的風(fēng)險，施工前與箱涵、防汛墻施工單位一起優(yōu)化確定各自施工順序：

整體施工順序：施工圍護樁、工程樁→基礎(chǔ)施工至±0 m后（或本工程基坑拆除第1道支撐后），北側(cè)防汛墻再行改造施工→河道內(nèi)箱涵與基坑交叉施工。

箱涵施工順序：河道內(nèi)土方回填（拉森鋼板樁封頭擋土）→箱涵施工區(qū)域用拉森鋼板樁形成內(nèi)支撐體系→箱涵樁基施工→箱涵施工區(qū)土方開挖→箱涵主體施工→拉森鋼板樁內(nèi)支撐體系拆除→拉森鋼板樁圍堰拆除→河道土方挖除→河道恢復(fù)。

基坑與箱涵穿插施工工況：本工程樁基、圍護施工階段，與箱涵單位的河道回填、拉森鋼板樁支護、箱涵樁基及箱涵主體同步施工。第2皮土方開挖及支撐施工階段，與箱涵單位的支護體系拆除、圍堰拆除、河道內(nèi)土方挖除同步施工。

4.2 咬合樁施工技術(shù)

4.2.1 咬合樁概況

咬合樁直徑為1 200 mm，采用軟切割施工工藝，混凝土強度為水下C30，咬合樁分為有筋樁和無筋樁，間隔布置施工，無筋樁采用超緩凝混凝土施工，緩凝時間最低不得少于60 h，有筋樁和無筋樁咬合寬度為300 mm，共計97根。

4.2.2 咬合樁工藝流程

測放樁位→預(yù)清孔→施工混凝土導(dǎo)墻→鉆機就位對中→吊裝安放第1節(jié)樁→測控垂直度→壓入第1節(jié)套管→校對垂直度→抓斗取土，套管→測量孔深→清除虛土，檢查→B樁吊放鋼筋籠→放入混凝土灌注導(dǎo)管→灌注混凝土逐次拔管→測定混凝土面→樁機就位

4.2.3 咬合樁施工注意事項

1）咬合樁施工前試樁不少于1組（素樁2根，配筋樁1根），通過試成樁確定切割時間及塑性混凝土強度。施工前配備長27.5 m鋼管，材料入場后對鋼管進行順直度檢驗，整根套管的順直度應(yīng)優(yōu)于1/500。鉆機就位后應(yīng)對鉆管進行順直度控制，順直度需優(yōu)于1/350，成孔時咬合樁垂直度偏差控制在1/300以內(nèi)，設(shè)計孔位定位點與鉆孔機回轉(zhuǎn)盤中心偏差不得大于10 mm。

2）軟切割工藝需符合下列規(guī)定：

① 無筋樁與有筋樁間隔設(shè)置，先成孔無筋樁，再成孔相鄰無筋樁間的有筋樁。

② 無筋樁用超緩凝混凝土，緩凝時間在施工前經(jīng)試驗確定，且不應(yīng)小于60 h。

③ 在第1根樁前面設(shè)置1根砂樁，需在砂樁接縫處采取止水處理措施。

3）咬合樁施工時應(yīng)遵循先施工無筋樁（A），再施工有筋樁（B），其施工順序為：A1－A2－B1－A3－B2－A4－B3－……－An－Bn-1，在B樁施工時用套管機切掉與A樁重疊部位的混凝土，咬合厚度為300 mm。

4.3 深基坑土方開挖技術(shù)

為避免開挖過程中基坑圍護應(yīng)力突變而導(dǎo)致變形失穩(wěn)，同時為加快挖土速度，盡早形成內(nèi)支撐體系，縮短無支撐基坑暴露時間，土方開挖采用盆式、分層、分塊、限時的原則施工。

1）首層土共分3個區(qū)，開挖順序為由北向南進行退挖，從地面－0.5 m挖至第1道支撐底－2.1 m。

2）第2層土方從第1道支撐底－2.1 m挖至第2道支撐底－7.4 m，開挖順序為1區(qū)→2-1、2-2區(qū)→3-1區(qū)、3-2區(qū)（圖4），第2層土方采用盆式開挖，土方分2層放坡開挖，每層深度為2.65 m，以1∶1.5的坡度放坡。

圖4 第2層土方開挖分區(qū)

3）第3層土方根據(jù)底板后澆帶進行劃分，從第2道支撐底－7.4 m挖至基礎(chǔ)底板墊層底－11.30 m，挖土順序為1區(qū)→3-1、3-2區(qū)→2-1、2-2區(qū)（圖5）。待第2道支撐施工完成且強度達到設(shè)計要求的80%后，方可進行第3層土方開挖。土方分2層放坡開挖，每層深度為1.95 m，以1∶1.5的坡度放坡。

圖5 第3層土方開挖分區(qū)

4.4 深基坑降水技術(shù)

根據(jù)本基坑降水層土質(zhì)的實際情況，考慮到降水深度和實際效果，基坑開挖范圍內(nèi)以黏土、粉土、淤泥質(zhì)土為主，主要為潛水含水層，通過計算，承壓水對本工程無不利影響。根據(jù)土層分布情況和降水工藝的對比，本工程選取真空降水管井降水，基坑降水每200 m2布置1口降水井。

本工程開挖面積約6 200 m2，共布31口降水井。成孔直徑為650 mm，井管設(shè)置圓孔濾芯，外側(cè)設(shè)置40目（孔徑0.375 mm）濾網(wǎng)，管道外側(cè)采用中粗砂回填，抽水時設(shè)置多級濾水管加真空的措施，保證抽水效果。

真空降水管井施工工藝成熟，是上海、南京等地區(qū)較深基坑淺部潛水常采用的降水形式，在降水設(shè)計、質(zhì)量及施工控制方面已積累了豐富的相關(guān)施工經(jīng)驗。

5 監(jiān)測

5.1 基坑監(jiān)測布置

地下結(jié)構(gòu)施工階段為減小對周邊環(huán)境的影響，實時掌握基坑周邊環(huán)境變化信息，本工程對圍護體樁頂豎向、水平位移，圍護樁體深層水平位移，基坑外潛水位和豎向位移，周邊建筑物沉降及綜合管線，河道及防汛墻、支撐軸力等進行監(jiān)測。

5.2 基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上海標準《基坑工程技術(shù)規(guī)范》和設(shè)計圖紙要求環(huán)境類別為二級的圍護樁，深層水平位移累計報警值不得超過30 mm，項目北側(cè)為河道及防汛墻，環(huán)境保護級別為一級，深層水平位移累計報警值不得超過18 mm。

從鄰近防汛墻的CX8、CX9測斜點相關(guān)數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：

1）最大位移發(fā)生在坑底附近，底板澆筑完畢后坑內(nèi)位移趨于穩(wěn)定，最大位移為16.3 mm，未超過最大警戒值。

2）在第2道支撐形成后對圍護樁偏移趨勢形成了約束，當(dāng)?shù)装逍纬珊箜斪o樁，產(chǎn)生了輕微糾偏作用，圍護樁深層水平位移在逐步縮小，圍護樁彎曲變形要好于預(yù)期的效果。

基坑周邊建筑物較多，為實時掌握房屋變化情況，共布設(shè)101個沉降觀測點，建筑物允許沉降報警值為20 mm。在此選取距基坑最近的最不利的點作為研究對象，采集沉降數(shù)據(jù)進行分析。

由沉降監(jiān)測結(jié)果可知，在第1皮土方、第2皮土方、第3皮土方開始時，房屋沉降值有所升高。在第1道支撐、第2道支撐、底板混凝土澆筑完畢內(nèi)支撐形成后，變形數(shù)據(jù)有所緩和。底板澆筑完畢后建筑物沉降值處于穩(wěn)定，對周邊既有建筑物沉降起到了一定的補償修正，下沉變化量不再增大，最大變形值控制在15.2 mm，低于警戒值。

6 結(jié)語

研究課題已完成下部結(jié)構(gòu)施工，在復(fù)雜的周邊環(huán)境下，不同工藝穿插同步施工，合理組織施工順序，把控重點工藝是關(guān)鍵。施工前要全面統(tǒng)籌考慮不同施工工藝穿插施工對周邊環(huán)境造成的不利影響，對不利因素進行方案優(yōu)化，確?；邮┕ぐ踩?。施工現(xiàn)場對不同階段的不同工況做好全面策劃，做到精細化施工，對場地狹小、交通不便地區(qū)尤為重要。

本工程施工前通過對周邊復(fù)雜環(huán)境的深入分析，對穿插施工、緊鄰河道防汛墻、地下障礙物、設(shè)計方案、復(fù)雜周邊環(huán)境、場地狹小、交通不便、施工順序、施工監(jiān)測等方面進行了科學(xué)、合理的優(yōu)化，既滿足了河道箱涵和本工程的施工進度要求，也確保了深基坑施工的安全，減小了對周邊環(huán)境的影響，可供今后類似工程參考。