上海市區(qū)復(fù)雜環(huán)境下深基坑項(xiàng)目管理探討

方百福

一、工程概況

上海某高校新建校區(qū)位于零陵路南側(cè)，西鄰龍華醫(yī)院，東鄰、南臨東安新村。分兩期建設(shè)，一期為地下2層（局部3層）、地上7層的學(xué)生宿舍，基坑面積約5767m2，周長(zhǎng)334m,開(kāi)挖深度12.85m，基坑安全等級(jí)二級(jí)，南北兩側(cè)環(huán)境保護(hù)等級(jí)一級(jí)，東側(cè)、西側(cè)為二級(jí)；二期為1棟地下2層、地上13層教學(xué)區(qū)和音樂(lè)創(chuàng)作與實(shí)踐基地，基坑面積約6896m2，周長(zhǎng)358m,開(kāi)挖深度12m，基坑安全等級(jí)二級(jí)，南北兩側(cè)環(huán)境保護(hù)等級(jí)一級(jí)，東側(cè)、西側(cè)為二級(jí)；一、二期地下室相互連通，連通側(cè)一、二期外墻凈間距200mm。雙基坑相鄰邊長(zhǎng)65.65m。

圖1 基坑支撐及周邊環(huán)境示意圖

二、工程地質(zhì)與水文條件

擬建場(chǎng)地60.4m深度范圍內(nèi)的地基土屬第四紀(jì)晚更新世Q3至全新世Q4沉積物，主要由飽和粘性土、粉性土及砂土組成。土層結(jié)構(gòu)自上而下劃分為雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土、粉砂等。結(jié)合勘察地質(zhì)資料綜合分析，對(duì)本工程有影響的地下水為坑底下伏④2層微承壓含水層和⑦層承壓含水層,其中④2層被圍護(hù)隔斷,⑦層承壓含水層經(jīng)計(jì)算對(duì)坑底無(wú)突涌影響。

三、基坑周邊環(huán)境狀況

一期工程1-4倍開(kāi)挖深度范圍內(nèi)分布有學(xué)生食堂、鍋爐房和10KV開(kāi)關(guān)站、軌道交通4號(hào)線區(qū)間隧道、學(xué)生宿舍樓、改建宿舍樓、居民住在小區(qū)等多棟校內(nèi)、外建筑。二期工程3倍基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)共有10棟房屋，多為醫(yī)院、宿舍及賓館。重點(diǎn)環(huán)境狀況如下：

（1）基坑周邊校園內(nèi)尙埋設(shè)有較多燃?xì)?、給水、電力等市政管線，普遍處于基坑1倍開(kāi)挖深度范圍內(nèi)。

（2）擴(kuò)建宿舍樓兩側(cè)距離一期基坑邊線最近距離2.2m，房屋向東平均傾斜率8.38‰，向北平均傾斜率為2.96‰，角部棱線傾斜率最大值為8.60‰，房屋傾斜率較大。

（3）基坑南側(cè)兩棟6層砌體結(jié)構(gòu)學(xué)生宿舍，采用混凝土條形基礎(chǔ)，距離基坑邊線8.3m,上部結(jié)構(gòu)2012年進(jìn)行過(guò)上部結(jié)構(gòu)加固，基礎(chǔ)未進(jìn)行加固處理，施工前沉降趨于穩(wěn)定。

（4）北側(cè)學(xué)生食堂4層砌體結(jié)構(gòu)，采用混凝土條形基礎(chǔ)，距離基坑邊線7.7m,整體東北方向傾斜，角部棱線傾斜率最大6.50‰，2012年進(jìn)行過(guò)上部結(jié)構(gòu)加固改造，基礎(chǔ)未進(jìn)行加固處理。

（5）軌道交通4號(hào)線區(qū)間隧道距離基坑41.7-47.4米，隧道為地下兩層三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板埋深約15m。

綜合上述所見(jiàn)，該工程基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，周邊房屋多為磚混結(jié)構(gòu)、天然淺基礎(chǔ)，對(duì)沉降、變形控制要求較為嚴(yán)格，若施工不當(dāng)極易引起房屋開(kāi)裂、傾斜，威脅軌道交通運(yùn)營(yíng)。因此一、二期基坑施工時(shí)間組織及過(guò)程控制對(duì)基坑安全尤為重要。

四、基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

一期基坑南北兩側(cè)采用Φ1000mm鉆孔灌注樁進(jìn)行維護(hù)，東西兩側(cè)采用Φ800鉆孔灌注樁進(jìn)行維護(hù)，外設(shè)Φ850mm三軸水泥攪拌樁止水帷幕，坑內(nèi)沿豎向設(shè)3道鋼筋混凝土支撐。二期基坑南北兩側(cè)采用Φ1000mm鉆孔灌注樁排樁進(jìn)行圍護(hù)，西側(cè)采用Φ850mm鉆孔灌注樁排樁進(jìn)行圍護(hù)，各臨邊采用Φ850mm三軸攪拌樁作為止水帷幕，東側(cè)利用一期的圍護(hù)結(jié)構(gòu)Φ850mm鉆孔灌注排樁?？觾?nèi)沿豎向設(shè)兩道鋼筋混凝土支撐，采用對(duì)撐結(jié)合邊桁架的平面布置方式。

（1） 原 設(shè) 計(jì) 采 用 Φ800mm、Φ900mm、Φ1000mm、Φ1100mm直徑鉆孔灌注樁，對(duì)樁型進(jìn)行適當(dāng)歸并，減少類(lèi)型，以便于施工和管理，增設(shè)樁型變換過(guò)度段。

（2）原設(shè)計(jì)平面布置采用大八字撐，多桿件交匯節(jié)點(diǎn)多，施工所有不便，影響施工速度，優(yōu)化后采用對(duì)撐結(jié)合邊桁架形式，留出較大挖土空間，提供施工效率。

（3）控制坑底加固深度，坑底加固不進(jìn)入④2層微承壓含水層。

（4）對(duì)落低≥1.2m的深坑增加維護(hù)和封底處理。

五、二期基坑施工組織

（1）為降低基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，重點(diǎn)進(jìn)行一二期分期施工、分期基坑維護(hù)方案論證，決定在一期結(jié)構(gòu)封頂后開(kāi)始二期基坑土方開(kāi)挖。即保證了一期提前使用需求，又避免雙基坑施工帶來(lái)的安全隱患。

（2）在二期基坑開(kāi)挖前，對(duì)一、二期中隔墻共用鉆孔灌注樁排樁一期一側(cè)采用200mm鋼混凝土墻板增強(qiáng)。

（3）本工程基坑開(kāi)挖采用明挖法開(kāi)挖施工。為減少基坑無(wú)支撐暴露時(shí)間，及時(shí)彌補(bǔ)坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)抗力損失，嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”理論，本著“分層、分塊、對(duì)稱(chēng)、平衡、限時(shí)”的原則，以控制基坑周?chē)貙右苿?dòng)，保護(hù)基坑及周?chē)h(huán)境的安全。

（4）基坑縱向分級(jí)放坡，小坡不得大于1：2.5安全坡度，大坡不得大于1：3安全坡度，必須進(jìn)行人工修坡，并應(yīng)對(duì)暴露時(shí)間較長(zhǎng)或可能受暴雨沖刷的縱坡采用坡面保護(hù)措施，并設(shè)排水溝進(jìn)行抽、排水，嚴(yán)防縱向滑坡，對(duì)挖土?xí)r的放坡進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計(jì)算，避免塌方事故發(fā)生?？油庥行枰Ｗo(hù)的重要地下管線或建筑物，應(yīng)適當(dāng)減緩其附近的縱向土坡的坡度。

六、周邊環(huán)境、建筑的保護(hù)措施

（1）南北兩側(cè)環(huán)境保護(hù)要求高，嚴(yán)禁重車(chē)通行，棧橋方向采取東西向布設(shè)。對(duì)北側(cè)棧橋覆蓋不足區(qū)域，增設(shè)挖土平臺(tái)。

（2）對(duì)基坑工程影響范圍內(nèi)的周邊房屋全損性質(zhì)量檢測(cè)，提高檢測(cè)入戶率，委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位，與居委會(huì)及相關(guān)管理部門(mén)溝通協(xié)調(diào)，保證檢測(cè)成果真實(shí)反映房屋質(zhì)量現(xiàn)狀，對(duì)房屋傾斜、沉降檢測(cè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，確保房屋檢測(cè)和基坑施工過(guò)程監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置一致，并使先后檢測(cè)（檢測(cè)）數(shù)據(jù)連續(xù)，便于及時(shí)掌握周邊房屋信息。

（3）傾斜率較大且距離基坑僅2.2m的擴(kuò)建宿舍，圍護(hù)樁施工過(guò)程中變形速率明顯大于周邊建筑，趨勢(shì)無(wú)收斂。在土方開(kāi)挖前，對(duì)擴(kuò)建宿舍基礎(chǔ)采用錨桿靜壓樁進(jìn)行糾偏加固，西側(cè)布設(shè)釋放溝，并對(duì)一樓墻體采用50mm厚鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土加固，土方開(kāi)挖及后續(xù)施工期間變形控制效果較好。

（4）國(guó)針樓前三棵保護(hù)古樹(shù)采用6m拉森鋼板樁進(jìn)行隔離，避免三軸施工過(guò)程中水泥漿侵入古樹(shù)根部，影響古樹(shù)生長(zhǎng)。

七、基坑降水、止水方案

（1）坑內(nèi)采用真空深井降水，要求降水深度至開(kāi)挖面下0.5～1.0m?？辈靾?bào)告反映基底土以粘性土、粉土為主，地下水位高，滲透系數(shù)小，須在開(kāi)挖前10～15天開(kāi)始坑內(nèi)降水。以防暴雨進(jìn)入坑內(nèi)，在基坑四周設(shè)排水溝；

（2）設(shè)置適量的地下水位監(jiān)測(cè)孔，必要時(shí)采取回灌措施；監(jiān)測(cè)規(guī)范監(jiān)測(cè)孔徑為50mm，數(shù)據(jù)可靠度欠佳，本項(xiàng)目一、二期基坑分別設(shè)置3口Φ218mm坑內(nèi)觀察井，基坑南北兩側(cè)設(shè)置2口Φ218mm觀察井，確保水位信息準(zhǔn)確。

（3）二期基坑?xùn)|側(cè)與一期工程連接位置，采用反向止水措施，防止開(kāi)挖施工期間及中隔墻拆除連接底板過(guò)程中發(fā)生滲漏水問(wèn)題，增設(shè)封底加固并在中隔墻兩側(cè)均設(shè)置備用降水井待后澆帶封閉后再封井等措施。

八、基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果

（1）維護(hù)墻頂水平都未超過(guò)報(bào)警值±30mm,垂直位移最大累計(jì)值19.5mm,根據(jù)工況分析，開(kāi)挖初期，圍護(hù)因受土層變形摩擦，局部呈隆起伏，維護(hù)頂向坑內(nèi)位移明顯，隨著基坑開(kāi)挖深度約來(lái)越深，坑外水壓力較大，維護(hù)結(jié)構(gòu)有滲漏水現(xiàn)象，引起坑外土體發(fā)生沉降，維護(hù)頂部由于支撐發(fā)揮作用，向基坑內(nèi)變形逐漸變小，維護(hù)樁下部由于土方大量卸載，受主動(dòng)區(qū)土壓力向基坑內(nèi)位移量較大。在開(kāi)挖施工段時(shí)維護(hù)排樁頂部表現(xiàn)為向坑內(nèi)位移比較明顯。

（2）維護(hù)排樁測(cè)斜最大位移47.6mm，土體測(cè)斜最大位移52.1mm，基坑開(kāi)挖期間，向基坑內(nèi)位移趨勢(shì)非常明顯，變化最大點(diǎn)隨基坑開(kāi)挖深度加深而向下移動(dòng)，最終在地下10m深度最有位移量最大，監(jiān)測(cè)報(bào)警。

（3）支撐軸力第一道支撐最大支撐軸力3222.1KN，第二道支撐支撐最大支撐軸力4621.8KN，第三道支撐最大支撐軸力為3540.4KN，各道支撐都有不同程度的報(bào)警現(xiàn)象，支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，支撐軸力隨著基坑開(kāi)挖深度的增加而增大，當(dāng)基坑墊層結(jié)束后支撐軸力開(kāi)始逐漸穩(wěn)定。

（4）南側(cè)兩棟砌體結(jié)構(gòu)學(xué)生宿舍，累計(jì)沉降值最大值201.1mm，擴(kuò)建宿舍累計(jì)沉降最大值104.7mm，食堂累計(jì)沉降最大值145.3mm。施工前學(xué)生宿舍加固及施工過(guò)程中對(duì)擴(kuò)建宿舍采用糾偏加固均起到較好效果。差異沉降不大，施工完成后房屋傾斜穩(wěn)定。

基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)超過(guò)報(bào)警值，周邊房屋、管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形相對(duì)較大，但整個(gè)基坑在維護(hù)結(jié)構(gòu)施工、基坑開(kāi)挖、底板澆注直至地下結(jié)構(gòu)施工完成期間變形處于可控狀態(tài)。

九、結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中周邊房屋、管線的變形控制工作異常嚴(yán)峻，前期階段提前啟動(dòng)周邊環(huán)境調(diào)查及跟蹤監(jiān)測(cè)，詳細(xì)了解和掌握周邊房屋、管線現(xiàn)狀及變形趨勢(shì)，提早有針對(duì)性地采取技術(shù)措施。設(shè)計(jì)階段廣泛征詢周邊環(huán)境使用部門(mén)及相關(guān)專(zhuān)家意見(jiàn)，有針對(duì)性地優(yōu)化基坑維護(hù)方案。施工階段參建各方利用信息化管理技術(shù)，提高管理效率，控制基坑無(wú)支撐暴露時(shí)間，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取處置措施。在本項(xiàng)目中收到了良好的效果。

市區(qū)復(fù)雜環(huán)境下深基坑項(xiàng)目，基坑周邊環(huán)境安全往往成為深基坑設(shè)計(jì)與施工管理的首要工作，更需要在項(xiàng)目的前期階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段進(jìn)行系統(tǒng)管理。通過(guò)業(yè)主方的項(xiàng)目管理，帶動(dòng)各參建方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、信息互通、資源共享，對(duì)市區(qū)復(fù)雜環(huán)境下深基坑施工安全尤為重要。