砂性地質(zhì)區(qū)深基坑工程設(shè)計研究

中船第九設(shè)計研究院工程有限公司 上海 200063

1 工程簡介

怡富苑位于上海市楊浦區(qū)，北臨國順路、東臨黃興路，西側(cè)、南側(cè)為居民小區(qū)，基坑工程位置圖詳見圖1。項目總用地面積為12 411 m2，包括1 幢25 層辦公樓、1 幢21 層酒店及商業(yè)裙房，地下共3 層，地下1 層為設(shè)備、辦公用房及商鋪，地下2、3層為停車庫及配套的設(shè)備用房。地下主體結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁樁基+大底板的形式。

圖1 基坑工程位置

本工程場地特點：場地雜填土厚度較大，成分較為復(fù)雜，大部分為碎磚、混凝土碎塊等建筑垃圾。②3-2砂質(zhì)粉土滲透系數(shù)很大，容易產(chǎn)生流砂，管涌等不利情況。

2 基坑周邊環(huán)境

本工程周邊臨近多層、高層建筑物，道路管線較多，環(huán)境保護要求較高。

東側(cè)黃興路寬27 m，人行道距基地紅線最近12 m，路對面為2～5 層新上海樂園，距基地紅線最近45 m。

北側(cè)國順路寬12 m，人行道最近距基地紅線3.9 m，路對面為25 層新建高層，房屋最近距基地紅線26 m。

西側(cè)為3 幢6 層房屋及萌芽幼兒園，房屋最近距基地紅線5.5 m、距地下室結(jié)構(gòu)外墻約13 m，幼兒園最近距基地紅線28.6 m。

南側(cè)為1 幢6 層及1 幢7 層多層房屋，房屋最近距基地紅線7 m、距地下室結(jié)構(gòu)外墻約22 m。

在本基地內(nèi)東側(cè)沿黃興路建有施工臨時房屋，房屋最近距地下室結(jié)構(gòu)外墻3 m；東北角建有2 層售樓處，最近距地下室結(jié)構(gòu)外墻2.0 m。

國順路及黃興路下分布有各類市政管線。

3 基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計[1-3]

3.1 方案優(yōu)選

本工程基坑開挖深度較深，基坑開挖面積大，為一級基坑。工程位于中心城區(qū)，周邊道路下的地下管線種類繁多、民居密集，是一項復(fù)雜的、帶有風(fēng)險性的深基坑圍護工程，必須從多方面進(jìn)行比較，綜合考慮。根據(jù)開發(fā)商的進(jìn)度要求，基坑擬采用順作法施工，故圍護設(shè)計可供優(yōu)選的范圍僅為圍護墻體的選擇和內(nèi)支撐體系的布置。

在上海市區(qū)12 m左右深度的基坑一般可采用SMW工法、鉆孔灌注排樁及地下連續(xù)墻等作圍護墻體，以上3 種工法的圍護體整體剛度及工程造價逐步增高?？紤]1 萬m2的基坑，由于SMW工法型鋼的租賃費用較高，主體設(shè)計單位要求地下連續(xù)墻僅作為施工期的圍護體，“鉆孔灌注排樁”的圍護結(jié)構(gòu)型式在本工程中的安全性及經(jīng)濟性優(yōu)勢凸顯。

本工程地下室層高分別為4.55 m、3.60 m、3.60 m，底板厚度2 m。根據(jù)以往較為常規(guī)的設(shè)計，主體結(jié)構(gòu)地下室3層與之對應(yīng)的圍護需設(shè)置3 道支撐系統(tǒng)。若突破常規(guī)地采用2 道支撐方案，則圍護鉆孔灌注樁的費用會增加，但可以減少支撐體系的費用，同時也可相對減少工期。

經(jīng)過造價及工期上的綜合比較，本工程基坑支護體系采用設(shè)置2 道鋼筋混凝土支撐更具優(yōu)勢。

3.2 圍護墻結(jié)構(gòu)

圍護墻體采用鉆孔灌注排樁的型式：Φ1 200 mm@1 400 mm鉆孔樁，樁頂標(biāo)高為－3.30 m，樁底標(biāo)高為－27.50 m；鉆孔樁后采用三軸攪拌樁加壓密注漿止水，攪拌樁3Φ850 mm@600 mm，樁頂標(biāo)高為－2.0 m，底標(biāo)高為－21.30 m，鉆孔樁與攪拌樁之間再壓密注漿，基坑圍護剖面見圖2。

圖2 基坑圍護剖面示意

3.3 支撐布置

支撐平面布置見圖3，本基坑結(jié)構(gòu)形狀呈矩形，平面按對撐加角撐布置，支撐平面間距一般為8.4 m左右。

第1道支撐的頂圈梁斷面尺寸1 400 mm×1 000 mm，鋼筋混凝土支撐為1 100 mm×800 mm，其中心標(biāo)高為－3.05 m。第2道鋼筋混凝土圍檁1 300 mm×900 mm，鋼筋混凝土支撐1 200 mm×800 mm，其中心標(biāo)高為－9.05 m。

根據(jù)業(yè)主及總包單位的要求，第1道支撐設(shè)置施工棧橋及平臺。施工棧橋利用中間1 榀對撐，施工平臺利用西南、西北側(cè)兩角撐體系，橋面板均采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

圖3 支撐平面布置

3.4 圍護結(jié)構(gòu)的分析與計算

剖面計算采用同濟啟明星frws7.0軟件分別對基坑圍護的2 道支撐和3 道支撐設(shè)計方案進(jìn)行分析。

支撐平面計算采用同濟啟明星BSC4.1軟件分別對基坑圍護的2 道支撐和3 道支撐設(shè)計方案進(jìn)行分析。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，2 個方案各項穩(wěn)定系數(shù)均能滿足規(guī)范控制值要求，2 道支撐方案灌注樁樁內(nèi)力及圍護墻位移，支撐軸力均大于3 道支撐方案，但均在可控范圍以內(nèi)。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)與計算值比較

在基坑施工過程中，對周邊市政道路、管線、建筑物、圍護墻、支撐體系等進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)與計算值比較如下：

（a）圍護墻最大變形數(shù)據(jù)：監(jiān)測值42 mm，計算值28.6 mm。

（b）支撐體系位移及軸力數(shù)據(jù)見表1。

表1 軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)

（c）周邊環(huán)境沉降數(shù)據(jù)見表2。

表2 周邊環(huán)境沉降數(shù)據(jù)

實測值比計算值增大原因為：

（a）計算中基坑圍護結(jié)構(gòu)參數(shù)選取，如地基加固后土體指標(biāo)的提高值、支撐的剛度、坑外施工超載及周圍建筑物的荷重等參數(shù)，對圍護內(nèi)力的計算影響較大；

（b）基坑內(nèi)大面積地基加固及超前降水的施工質(zhì)量對控制基坑位移的作用較大，而實際施工中受制于施工總體組織安排及各專業(yè)單位的施工水平。

（c）在第1道支撐澆筑完畢后，恰逢春節(jié)前，施工方第2層挖土造成節(jié)日期間基坑長時間的暴露，造成對地層淺表位移增加較多，對控制后期整個基坑的變位不利；

（d）現(xiàn)場實測墻體變形值的準(zhǔn)確與否與其原始參照點關(guān)系較大，在實際量測時可能存在一定的出入。

5 結(jié)語

本工程鄰近上海市砂性地質(zhì)較為嚴(yán)重的五角場地段，此前該地段的其他基坑工程發(fā)生過多種險情。通過這次對圍護結(jié)構(gòu)的精心設(shè)計，在3 層地下室結(jié)構(gòu)的圍護中采用2 道支撐方案，既加快了工程總體進(jìn)度、減少了圍護工程造價，又確保了工程施工過程中圍護本體的安全和周邊建筑的安全，具有一定的社會效益和工程意義。