深基坑開挖施工技術(shù)

陳曉千

（樂清市白象建筑工程公司，浙江 樂清 325603）

1 工程概況

某廣場位于繁華商業(yè)地段，廣場分南北兩塊，南北各建一棟相似的高級商業(yè)寫字樓。其中南塊主樓38層，地下3層，該地塊南北長約80m，東西長約70m，面積約5800m2，主樓基坑挖深14m，群樓12.6m，電梯井部分挖深達17m。由于建筑物周邊都十分接近規(guī)劃紅線，周邊建筑及地下管線對因工程基坑開挖引起地層變形移動影響十分敏感，特別基坑北面臨近地鐵，最小距離僅3.8m，最大處也僅距8m，而地鐵隧道因開挖支護結(jié)構(gòu)設(shè)計選型及安全實施就成為首要問題。也就是說，如何確?；又苓呍薪ǎ?gòu)）筑物、地下管線，尤其是地鐵的安全就成為了關(guān)鍵。

2 地下室開挖的圍護及支護結(jié)構(gòu)

本地下室位于總厚達四十多米的淤泥質(zhì)土之中，結(jié)合本工程的特點，經(jīng)多方案比較，決定基坑圍護結(jié)構(gòu)采用80cm厚地下連續(xù)墻，而支護結(jié)構(gòu)則為五道鋼筋混凝土水平支撐的總體方案。經(jīng)驗算，可以滿足結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定要求。確保地下室開挖施工產(chǎn)生的土體位移不致于影響地鐵的正常運行、周邊道路、建筑物及各種地下管線的正常使用。

2.1 圍護結(jié)構(gòu)

地下連續(xù)墻由單幅面寬為6m的矩形槽段澆筑而成，墻深一側(cè)為26m，其余三側(cè)為23.6m，采用強度等級為C35的砼，I、II級鋼筋，地下連續(xù)墻分段縱向接頭型式為鎖口管，頂部現(xiàn)澆鋼筋混凝土帽梁，連成整體以增強整體剛度。

2.2 支護結(jié)構(gòu)

基坑內(nèi)沿深度方向設(shè)置五道鋼筋混凝土支撐，砼強度等級為C30，I、II級鋼筋。支撐的中心標高自上而下依次為：-0.6M、-3.5M、-6.4M、-9.5M、-13.1M。在平面上，整個基坑采用邊角框架支撐，以斜撐為主，中部留出挖土操作空間。支撐梁的截面為1200×600及1600×600兩種；圍檁的截面為1600×600及1200×600兩種，頂圈梁（第一道圍檁）截面為1100×600。格構(gòu)式立柱用 L160×160×16 角鋼與500×300×12鋼板焊接組成，柱基為鉆孔灌注樁。除此之外，為確保鄰近地鐵安全運行，在基坑內(nèi)四周采用深層攪拌樁，以增加基坑內(nèi)土體被動土壓，限制連續(xù)墻底腳變形。攪拌樁加固深至基坑底下5m，加固寬度為8m。

3 基坑降水

本工程地下水位較高，約為-0.5M，開挖范圍位于淤泥質(zhì)土體內(nèi)，含水量大，施工必須事前采取降水措施，因基坑圍護是采用地下連續(xù)墻，具有較好的檔水和抗?jié)B性能。結(jié)合實際情況，決定采用深井井點降水。平面布置按10m左右半徑排列，井深考慮降水曲線于基坑底以下1m左右，因而共布置23根19m深管徑為250mm的降水深井井點。

4 基坑開挖

由于挖深大而支撐層數(shù)多，根據(jù)本地下室的特點，經(jīng)綜合考慮，決定采用的挖土方案為：①以挖土機為主，充分利用中間沒有支撐結(jié)構(gòu)的部分（前期作為挖土操作平臺，后期作為挖土機械的作業(yè)區(qū)）；②由于上下層支撐間距小，需大量使用人工挖土；③后期利用第一道支撐在其上搭設(shè)鋼構(gòu)平臺，利用輕型的22m臂長抓土機及9m臂長挖土機在平臺上作業(yè)，配合克林吊在基坑四周抓土；④每道支撐按結(jié)構(gòu)分區(qū)施工，挖土亦同樣分區(qū)開挖，對于靠近地鐵的鋼筋混凝土支撐，特別強調(diào)需在支撐位置挖土完成后48小時內(nèi)澆搗完成。同時為提高支撐早期強度能縮短工期，在支撐砼內(nèi)使用早強劑。

基坑土方開挖的原則是“先支撐后開挖，分層分區(qū)開挖。”在監(jiān)測數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下將基坑土體分五層施工作業(yè)：第一層自北向南，大面積后退挖土，并及時將土運走，陸續(xù)構(gòu)筑混凝土支撐；第二層挖土?xí)r，需待第一道支撐砼強度達到70%，并按平面對稱劃分六個區(qū)按分區(qū)進行挖土，及時按區(qū)構(gòu)筑第二道鋼筋混凝土支撐；在第二道支撐達到70%強度時進行第三層挖土，利用中區(qū)土平臺作挖運平臺，同樣按分區(qū)進行挖土，及時地構(gòu)筑第三道鋼筋混凝土支撐；第三道支撐達到70%強度時進行第四層挖土，還是利用中部挖運平臺，分區(qū)進行基坑土挖運，當南向裙樓底板標高達到，則先清理該部分基底及時澆搗該部分底板，再陸續(xù)構(gòu)筑第四道支撐；在第四道支撐砼強度達到70%，進行第五層挖土施工，在第一道支撐上搭設(shè)鋼平臺，將中區(qū)土平臺挖除，并利用克林吊在基坑四周配合抓土，加快挖土進度，當基底達到標高時及時清理澆搗西側(cè)、北側(cè)兩塊地庫底板，再陸續(xù)構(gòu)筑電梯井部分的第五道支撐，同樣，電梯井部分基坑土挖運及底板澆筑施工方法同上。

5 施工監(jiān)測

5.1 實測情況

根據(jù)實測數(shù)據(jù)，基本上可以歸納為四個階段：開始挖土至完成第二道支撐底挖土；施工第二道支撐至第三道支撐完成；第四層挖土至第四道支撐完成；第五層挖土至底板澆筑完成。

（1）地下連續(xù)墻的位移。實測結(jié)果表明，地下連續(xù)墻的最大位移都集中出現(xiàn)在第三階段。整個地下連續(xù)墻出現(xiàn)的最大位移位于沿黃陂路一側(cè)（西側(cè)）的I14號測管（第三階段，41.3mm），沿淮海路（臨近地鐵即北側(cè)）一側(cè)是19.2mm（I16號測管，第三階段）。其結(jié)果與相鄰的北塊相似，沿淮海路一側(cè)連續(xù)墻變形較小，有利于控制地鐵隧道的水平位移。沿淮海路連續(xù)墻變形小的原因是由于地鐵隧道施工時曾對地基土進行了加固處理，同時亦因廣場北塊與南塊同時施工，處于對稱平衡狀態(tài)。

（2）地下連續(xù)墻后土體的位移。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，可以歸納出這樣一個規(guī)律：連續(xù)墻與其后土體位移的變化規(guī)律是一致的，而數(shù)值上則是土體大于連續(xù)墻。整個基坑出現(xiàn)的最大墻后土體位移與連續(xù)墻一樣，位于沿黃陂路55.5mm（與I14緊鄰的E11孔，第三階段），而沿淮海路一側(cè)的最大土體位移則是34.8mm（與I15相鄰的E10孔，第三階段）。

（3）支撐軸力。第一道支撐在第一、二、五層挖土?xí)r其軸力值較高，均在4000kN上下，而在下面每道支撐完成時（第二、三、四道）均會顯示其軸力監(jiān)測下降（降至2200~3500kN）。第二道支撐軸力在5500kN左右，第三道支撐軸力則為5000kN上下。所監(jiān)測到的軸力較為穩(wěn)定、合理，其值均小于設(shè)計值。也就是支護結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，確保了圍護結(jié)構(gòu)連續(xù)墻的位移在預(yù)想的允許值內(nèi)。

（4）地鐵隧道內(nèi)的監(jiān)測。經(jīng)測試，隧道的最大沉降值，施工的第一階段為-2.1mm，第二階段為2.29mm，第三個階段為6.07mm，第四階段為4.20mm（至完成地下室底板時的沉降值為-0.4mm）。在地下室底板完成后沉降量趨于漸小，二個月后其沉降觀測值已接近于開挖前的數(shù)值；隧道的最大水平位移，施工的第一階段為-0.5mm，第二階段為-0.3mm，第三階段為-6.5mm，第四階段達到-8.5mm。在地庫底板完成后，由于土體的滯后變形，隧道的水平位移仍有微量的增加，但同沉降值一樣很快就趨于很小。其沉降及水平位移值均小于地鐵公司的報警值（沉降10mm、水平20mm）。

5.2 測試結(jié)果討論

地下連續(xù)墻在整個施工過程中變化較小，說明圍護及支護結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性好，因而整個施工對周圍建（構(gòu)）筑物及管線等的影響較?。贿B續(xù)墻與其后土體水平位移相匹配，土體位移值較大；土體沉降值隨層深增加而變小，下部深層土體有上抬趨勢，與地鐵隧道后期上抬相吻；鄰近建筑物通過觀測，其傾斜約為1.5/2000，傾角0.0430，傾斜甚小，說明基坑開挖引起的不均衡沉降較小；隨著基坑的開挖施工，鄰近的地鐵隧道開始時下沉，后期則上抬。這是由于前期基坑上部周邊土體側(cè)移而后期則因淺層土體側(cè)移較大而形成應(yīng)力釋放，促使隧道上抬。相信待下室工程完成后，則地鐵隧道將逐漸恢復(fù)常態(tài)；由于基坑緊鄰地鐵隧道，盡管隧道的位移值是控制的最重要目標，但基坑連續(xù)墻及其后土體的位移與隧道密切相關(guān)，故而它們都應(yīng)同時作為監(jiān)測的重要項目。

[1]劉建航，侯淵學(xué).基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996.

[2]侯淵學(xué)，楊敏.軟土地基變形控制設(shè)計理論和工程實踐[M].上海：同濟大學(xué)出版社，1996.