郭延義

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

1 工程概述

1.1 工程概況

本工程為上海市北高新開(kāi)發(fā)區(qū)新建科研用房項(xiàng)目。項(xiàng)目擬建3棟高層科研用房，1棟多層社區(qū)公共服務(wù)設(shè)施建筑及相關(guān)輔助設(shè)施（圖1）。

圖1 項(xiàng)目效果圖

項(xiàng)目用地面積43 177.1 m2，總建筑面積168 067.80 m2，地上建筑面積112 922.46 m2，地下建筑面積55 145.34 m2。3棟高層科研用房地下室連成一體，地下2層。地上3幢高層建筑分別高79、79、99 m。

1.2 基坑概況

本項(xiàng)目基坑開(kāi)挖面積2.8萬(wàn) m2，基坑周長(zhǎng)698 m，普遍開(kāi)挖深度10.4 m（局部12.3 m），地下2層?；釉O(shè)計(jì)方案采用“三軸攪拌樁止水帷幕＋鉆孔灌注排樁＋2道水平混凝土支撐”形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑整體一次性開(kāi)挖。

1.3 周邊環(huán)境及水文地質(zhì)

基坑北側(cè)為江場(chǎng)路，距離約13 m；基坑西北面為配電房，距基坑最近14.4 m；東南側(cè)為老廠房和煙囪（為歷史保護(hù)建筑），廠房距本工程基坑約20.7 m，煙囪距基坑約13.5 m；西側(cè)為南北高架路，距基坑最近53.7 m。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本工程場(chǎng)地地貌屬于上海地區(qū)五大地貌單元中的濱海平原地貌類(lèi)型。本工程基坑的開(kāi)挖深度在10.4～12.3 m之間，依據(jù)土層情況，基坑的開(kāi)挖范圍內(nèi)從上至下主要分布有①雜填土，②1灰黃色粉質(zhì)黏土，②3灰色黏質(zhì)粉土，③灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，④灰色淤泥質(zhì)黏土以及⑤灰色黏土。

2 工程難特點(diǎn)

2.1 超大型深基坑施工難度高

本工程基坑面積2.8萬(wàn) m2，基坑開(kāi)挖深度約10.4 m，屬于超過(guò)一定規(guī)模的深基坑工程。同時(shí)，項(xiàng)目地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水位較高，開(kāi)挖深度剛好處于臨界承壓水位。開(kāi)挖過(guò)程需嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁超挖，同時(shí)需做好相關(guān)承壓水位降水的準(zhǔn)備。

2.2 基坑施工周邊環(huán)境保護(hù)要求高

本工程位于上海市中心位置，周邊環(huán)境復(fù)雜，場(chǎng)地西面為上海市交通大動(dòng)脈南北高架路，東面和南面均為同期建設(shè)工程，且場(chǎng)地東南面為歷史保護(hù)性建筑，西北角為使用中的配電房。項(xiàng)目施工過(guò)程中四面均有相關(guān)控制要求，深基坑施工期間，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求高。

2.3 施工組織難度大

項(xiàng)目西面與北面均為城市主干道，東南方向無(wú)相關(guān)通道，施工場(chǎng)地進(jìn)出大門(mén)只能設(shè)置在城市主干道方向。根據(jù)相關(guān)管理要求，高峰期施工車(chē)輛禁止進(jìn)出。施工策劃過(guò)程中，既要滿(mǎn)足基坑快速施工的要求，又要詳細(xì)規(guī)劃好具體施工時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化保護(hù)技術(shù)

3.1 保護(hù)建筑老廠房及煙囪概況

基坑?xùn)|南側(cè)老廠房為彭浦機(jī)器廠熱處理車(chē)間及煙囪，建于20世紀(jì)60年代。目前建筑物已經(jīng)廢棄，尚未整修（圖2）。車(chē)間廠房為單層單跨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總建筑面積約4 400 m2。排架柱為鋼筋混凝土工字形柱。煙囪為高29.8 m的砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物（無(wú)內(nèi)襯和保溫層），占地面積約45 m2，筒壁采用燒結(jié)黏土磚及水泥混合砂漿，設(shè)置2道混凝土圈梁，頂部設(shè)置混凝土壓頂梁。

圖2 老廠房及煙囪實(shí)景

根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，老廠房及煙囪結(jié)構(gòu)整體性尚可，傾斜測(cè)量結(jié)果顯示：車(chē)間排架柱無(wú)明顯傾斜規(guī)律，且大部分柱傾斜率較小，柱傾斜率范圍為0.13‰～7.12‰；在基坑影響范圍區(qū)域內(nèi)，最大傾斜率為2.68‰。

煙囪整體向西北方向略有傾斜，向北傾斜率1.1‰，向西傾斜率0.5‰，傾斜率相對(duì)較小。

3.2 裙邊加固保護(hù)措施

為保證基坑開(kāi)挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在靠近煙囪和老廠房位置設(shè)置直徑700 mm、間距1 000 mm的雙軸水泥土攪拌樁進(jìn)行裙邊加固（寬4.2 m），如圖3所示。加固深度從首道撐底至基底開(kāi)挖面以下4 m，樁長(zhǎng)12 m，水泥摻量為13%。

圖3 裙邊加固位置示意

3.3 新增隔離樁保護(hù)措施

為保證深基坑施工過(guò)程中煙囪和老廠房的安全，在圍護(hù)樁與煙囪和老廠房之間設(shè)置1排鉆孔灌注樁作為隔離樁，樁長(zhǎng)21.8 m（2倍開(kāi)挖深度），樁徑700 mm，間距900 mm/1 000 mm（圖4）。同時(shí)在樁頂設(shè)置壓頂梁使隔離樁形成整體，并間隔5 m與圍護(hù)樁設(shè)置連系梁。

圖4 隔離樁位置

3.4 型鋼換撐保護(hù)措施

在地下結(jié)構(gòu)支撐拆除過(guò)程中，為保證支撐拆除過(guò)程中煙囪及老廠房區(qū)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在靠近煙囪和老廠房的圍護(hù)內(nèi)部，設(shè)置400 mm×400 mm的H型鋼斜撐，斜撐頂部通過(guò)預(yù)埋在圍檁梁內(nèi)的鋼板進(jìn)行連接，底部與結(jié)構(gòu)柱連接。換撐施工安裝完成后，再進(jìn)行首道撐的拆除。

4 施工保護(hù)技術(shù)

4.1 樁基圍護(hù)施工流程優(yōu)化

為減少工程樁和圍護(hù)樁施工過(guò)程中對(duì)煙囪和老廠房等保護(hù)建筑的影響，圍護(hù)樁和工程樁的總體施工順序由東南向西北進(jìn)行。先施工圍護(hù)樁后施工工程樁，圍護(hù)樁施工按照由近及遠(yuǎn)的原則，先施工靠近保護(hù)建筑一側(cè)的圍護(hù)樁，再施工離保護(hù)建筑較遠(yuǎn)的圍護(hù)樁[1-6]。

圍護(hù)樁施工前，先進(jìn)行隔離樁的施工，待隔離樁達(dá)到強(qiáng)度后再施工圍護(hù)樁，減少?lài)o(hù)樁施工對(duì)煙囪和老廠房的影響。隔離樁采用長(zhǎng)護(hù)筒的方式進(jìn)行施工，以減小施工過(guò)程中對(duì)周邊土層的擾動(dòng)。

4.2 挖土流程控制措施

本工程基坑面積約為2.8萬(wàn) m2。普遍開(kāi)挖深度10.4 m，西北角設(shè)備機(jī)房區(qū)域開(kāi)挖深度11.8 m?？偼谕亮考s為30萬(wàn) m3。根據(jù)支撐設(shè)置情況，本工程土方開(kāi)挖分為3皮進(jìn)行。

綜合參照支撐設(shè)計(jì)圖紙，第1～2皮土方開(kāi)挖根據(jù)支撐棧橋設(shè)置情況進(jìn)行劃分。土方開(kāi)挖采用盆式開(kāi)挖，第1皮土及第2皮土開(kāi)挖共分為8個(gè)分區(qū)，各分區(qū)情況如圖5所示。

圖5 第1～2皮土方分區(qū)示意

根據(jù)土方開(kāi)挖的總原則，分區(qū)施工路線流程為：1區(qū)→2區(qū)→3區(qū)→4區(qū)→5區(qū)→6區(qū)、7區(qū)、8區(qū)。同時(shí)，在靠近保護(hù)建筑一側(cè)確保暴露長(zhǎng)度不超過(guò)30 m。另外，為確保基坑的整體安全，第1～2皮土方開(kāi)挖施工過(guò)程中，從土方開(kāi)挖到支撐形成不宜超過(guò)48 h。

綜合考慮設(shè)計(jì)圖紙底板后澆帶和膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置情況及基坑安全與保護(hù)建筑的要求，第3皮土方開(kāi)挖共分10個(gè)分區(qū)，各分區(qū)情況如圖6所示。

圖6 第3皮土方分區(qū)

挖土流程：1區(qū)→2區(qū)、10區(qū)→3區(qū)→4區(qū)→5區(qū)→6區(qū)→7區(qū)→8區(qū)→9區(qū)。

4.3 降水控制措施

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本工程潛水埋深介于1.50～2.40 m之間，標(biāo)高介于2.12～2.99 m之間。場(chǎng)地內(nèi)第⑦層（含亞層）粉、砂性土屬第1承壓含水層，第⑨層粉性土屬第2承壓含水層。擬建場(chǎng)地內(nèi)第⑦層承壓水含水層頂界埋深一般在29.20～30.90 m。

為確?；禹樌_(kāi)挖，需降低基坑范圍內(nèi)的水位高度。降水方案采用多濾頭深井進(jìn)行坑底以上潛水的疏干降水，本工程需要疏干的主要包括①—④層潛水。經(jīng)過(guò)基坑底板抗承壓水穩(wěn)定性驗(yàn)算，本工程基坑底板抗承壓水穩(wěn)定性基本滿(mǎn)足要求，局部電梯井深坑處為確保安全設(shè)置備用降壓井。

疏干井和備用降壓井設(shè)置根據(jù)降水井降水坡度，按照每170 m2布設(shè)1口疏干井設(shè)置。本工程共布置183口真空深井。其中：174口真空疏干井，井深16 m；9口真空備用降壓井，井深30 m。降水施工遵循按需降水、嚴(yán)禁超降的原則進(jìn)行。基坑開(kāi)挖前14 d開(kāi)始進(jìn)行降水施工，開(kāi)挖前坑內(nèi)水位降至開(kāi)挖面以下1.00～1.50 m。挖土施工過(guò)程對(duì)水位進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)?shù)叵滤宦裆罡哂?.25 m時(shí)，且已施工至主樓電梯井和消防電梯集水井處時(shí)，啟動(dòng)備用降壓井。

4.4 監(jiān)測(cè)保證措施

針對(duì)老廠房和煙囪保護(hù)建筑，根據(jù)相應(yīng)監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，委托第三方專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)在施工前及過(guò)程中對(duì)保護(hù)建筑進(jìn)行監(jiān)測(cè)。主要包括對(duì)老廠房和煙囪的豎向位移及傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

根據(jù)相應(yīng)監(jiān)測(cè)規(guī)范要求及本工程實(shí)際情況，在老廠房和煙囪四周均勻布置27個(gè)豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、25個(gè)傾斜觀測(cè)點(diǎn)（圖7）。在基坑施工期間每日一測(cè)，并將相關(guān)結(jié)果上傳至平臺(tái)，數(shù)據(jù)及時(shí)共享。

圖7 保護(hù)建筑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置

4.5 施工管理措施

為確保施工期間保護(hù)建筑周邊土體的穩(wěn)定，施工期間安排專(zhuān)職安全文明專(zhuān)管員對(duì)保護(hù)建筑周邊區(qū)域進(jìn)行巡查。嚴(yán)格控制保護(hù)建筑周邊區(qū)域的材料堆放及車(chē)輛行駛。重型車(chē)輛及設(shè)備嚴(yán)禁進(jìn)入保護(hù)建筑周邊20 m范圍內(nèi)。同時(shí)，保護(hù)建筑周邊20 m范圍內(nèi)場(chǎng)地堆放荷載嚴(yán)禁超過(guò)20 kPa。

5 實(shí)施效果

深基坑施工期間，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和保護(hù)建筑監(jiān)測(cè)點(diǎn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)始終處于可控范圍之內(nèi)。

根據(jù)專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)單位提供的監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)，對(duì)基坑未開(kāi)挖、第1道支撐形成時(shí)、第2道支撐形成時(shí)、底板形成和中層板形成等幾個(gè)重大時(shí)間節(jié)點(diǎn)保護(hù)建筑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

根據(jù)保護(hù)建筑物豎向位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基坑施工期間建筑物豎向位移最大變化發(fā)生在第2道支撐形成至底板形成期間，在底板形成以后基本趨于穩(wěn)定。建筑物豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示最大沉降為19.6 mm，未超過(guò)規(guī)范及設(shè)計(jì)報(bào)警值（圖8）。保護(hù)建筑傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化同樣發(fā)生在第2道支撐形成至底板形成期間，在底板形成以后同樣趨于穩(wěn)定。建筑物傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示最大傾斜率為－0.98‰，未超過(guò)規(guī)范及設(shè)計(jì)報(bào)警值（圖9）。

圖8 保護(hù)建筑豎向位移變化

圖9 保護(hù)建筑傾斜變化

6 結(jié)語(yǔ)

建筑的發(fā)展代表一個(gè)城市的發(fā)展，一座座古老的建筑承載了城市的發(fā)展歷程，這些古老的建筑也是一種城市記憶。對(duì)這些建筑進(jìn)行充分保護(hù)也是一種文明的象征。在保護(hù)建筑周邊施工過(guò)程中，對(duì)這些城市記憶的保護(hù)就顯得更為重要。本工程通過(guò)設(shè)計(jì)和施工等多種措施的綜合運(yùn)用，在城市更新開(kāi)發(fā)的同時(shí)，保證了保護(hù)建筑的安全與風(fēng)貌，達(dá)到了發(fā)展與保護(hù)的雙贏。