復(fù)雜環(huán)境下深基坑綠色施工技術(shù)研究

張潔

摘要：本文依托118項(xiàng)目，在城市核心地帶的復(fù)雜環(huán)境下，通過(guò)對(duì)方案設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)控制和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面技術(shù)進(jìn)行研究，將對(duì)周邊的地鐵線(xiàn)路、老舊居民小區(qū)、市政管道的影響降到了最低，成功達(dá)到了綠色施工的要求。

關(guān)鍵詞：深基坑;復(fù)雜環(huán)境;地鐵保護(hù);綠色施工

一、工程概況

118項(xiàng)目位于上海市黃浦區(qū)城市核心地帶，基坑面積14084㎡，基坑普遍挖深11.5m。項(xiàng)目東側(cè)為吉安路，南側(cè)為復(fù)興中路，西側(cè)為濟(jì)南路，北側(cè)為自忠路。

項(xiàng)目周邊環(huán)境十分復(fù)雜。項(xiàng)目南側(cè)為地鐵10號(hào)線(xiàn)的區(qū)間隧道，隧道結(jié)構(gòu)的外邊緣距離基坑邊線(xiàn)最近為24.2m。項(xiàng)目南側(cè)還有三幢保留建筑，距離基坑邊線(xiàn)最近處為7.1m，其原址位于本項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)部，在本項(xiàng)目施工前，將三幢房屋移位至目前位置。房屋進(jìn)行移位前，先在新址打設(shè)灌注樁，澆筑底板，再將保留建筑移位，移位后將對(duì)保留建筑進(jìn)行修繕和改造。項(xiàng)目東側(cè)為老舊居民小區(qū)，一般為2～3層，淺基礎(chǔ)，距離本工程基坑邊線(xiàn)最近處為21.4m。此外，在項(xiàng)目周邊有大量煤氣、信息、給水等市政管線(xiàn)。

二、工程特點(diǎn)、難點(diǎn)分析

（一）對(duì)控制圍護(hù)體系的變形和位移要求高

如概況中所述，本工程基坑南側(cè)距地鐵10號(hào)線(xiàn)隧道區(qū)間僅24.2m。地鐵隧道的允許變形要求極其嚴(yán)格，施工中各工序的保護(hù)施工控制難度極大。

（二）周邊管線(xiàn)及建筑物保護(hù)難度高

本工程的東側(cè)即為老舊居民小區(qū)，南側(cè)有保護(hù)建筑，均為淺基礎(chǔ)。本工程的基坑挖深達(dá)11m以上，不可避免的會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定影響。除此之外，項(xiàng)目周邊有大量市政管線(xiàn)，最近的管線(xiàn)離基坑邊線(xiàn)最近僅4-5m，也是施工過(guò)程中需要進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)的對(duì)象。

三、深基坑綠色施工關(guān)鍵技術(shù)

為保證本工程在施工過(guò)程中做到綠色施工，將對(duì)周邊環(huán)境的影響降到最低，故本工程從方案設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)控制和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)等多方面著手進(jìn)行。

（一） 方案設(shè)計(jì)

1基坑分區(qū)開(kāi)挖

本基坑局部進(jìn)入地鐵50m控制線(xiàn)，考慮到本工程基坑施工將面臨嚴(yán)格的地鐵區(qū)間隧道保護(hù)要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以保護(hù)地鐵區(qū)間隧道的正常運(yùn)營(yíng)和滿(mǎn)足地鐵保護(hù)指標(biāo)要求為目標(biāo)，采取“分區(qū)順作、由遠(yuǎn)及近”的方案設(shè)計(jì)。將基坑分為兩個(gè)分區(qū)，其中靠近地鐵的分區(qū)為地下一層區(qū)域，挖深為7.1m。遠(yuǎn)離地鐵的分區(qū)為地下二層區(qū)域，挖深為11.50m?；臃謪^(qū)如下圖所示。

基坑分區(qū)施工遵循離地鐵“由遠(yuǎn)及近”的開(kāi)挖順序，即首先施工地下二層區(qū)，待其地下室結(jié)構(gòu)頂板施工完成后，再開(kāi)挖地下一層區(qū)。

2、 圍護(hù)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)

1）地下一層區(qū)靠近地鐵一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用?900的鉆孔灌注樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁徑及樁長(zhǎng)均比常規(guī)設(shè)計(jì)適當(dāng)加大。

2）考慮到地下二層區(qū)域南側(cè)及東側(cè)采用地下連續(xù)墻更有利于基坑的變形控制、地下水控制，更能有效地保護(hù)地鐵隧道及居民樓的安全，地下二層區(qū)南側(cè)及東側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用了剛度大、整體性好、變形小的地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

3）加深地下連續(xù)墻入土深度：考慮到南側(cè)地鐵隧道區(qū)間的變形控制要求，將地下連續(xù)墻進(jìn)入可靠的持力層一定深度，提高抗隆起穩(wěn)定性，減少了基坑外側(cè)土體向坑內(nèi)移動(dòng)的趨勢(shì)。

4）槽壁加固：為減小地下連續(xù)墻施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，同時(shí)確保地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，在地墻外側(cè)、內(nèi)側(cè)采用了三軸水泥土攪拌樁作為槽壁加固。

5）坑內(nèi)加固：在地鐵保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)采用攪拌樁裙邊加固，同時(shí)選用了擠土效應(yīng)小，加固效果好的三軸水泥土攪拌樁作為加固樁。

6）水平支撐設(shè)計(jì)：在支撐體系布置形式中，選擇了支撐剛度較大、受力簡(jiǎn)潔的“十字對(duì)撐”的布置形式。減小圍護(hù)體系的位移。

（二） 施工環(huán)節(jié)控制

1、圍護(hù)體系施工參數(shù)的控制

1）槽壁加固及地基加固施工

在槽壁加固施工前，考慮在遠(yuǎn)離地鐵側(cè)（同時(shí)也需遠(yuǎn)離周邊建構(gòu)筑物處）進(jìn)行非原位的試驗(yàn)樁施工，試驗(yàn)樁不小于3組，并在距離三軸攪拌樁試驗(yàn)樁6m位置處布設(shè)土體測(cè)斜管，測(cè)點(diǎn)數(shù)量及深度與三軸水泥土攪拌樁組數(shù)及樁長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。通過(guò)試驗(yàn)了解三軸水泥土攪拌樁在不同施工參數(shù)下對(duì)鄰近土體的影響，并通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化施工參數(shù)，以減少三軸水泥土攪拌樁成樁施工的擠土影響。

同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，調(diào)整相應(yīng)施工參數(shù)，并在滿(mǎn)足三軸水泥土樁施工對(duì)周邊土體（6m處）的擠壓影響小于2mm后，報(bào)告地鐵監(jiān)護(hù)部門(mén)并取得同意后，方能在下一階段施工。

鄰近地鐵側(cè)三軸水泥土攪拌樁施工考慮先行施工鄰近地鐵側(cè)，使土體擠壓方向與隧道反向;同時(shí)沿基坑邊按做2組跳4組跳倉(cāng)施工;施工盡量放在晚間進(jìn)行，避讓地鐵運(yùn)行時(shí)間，控制施工速率，減少擠土效應(yīng)，降低對(duì)隧道的擾動(dòng);并嚴(yán)格控制加固鉆進(jìn)速度及攪拌壓力。

2）地墻施工

在地墻施工前，先進(jìn)行一幅非原位的試成槽施工，并通過(guò)試成槽施工對(duì)泥漿性能、垂直度、槽壁穩(wěn)定等掌握第一手資料，并根據(jù)試成槽數(shù)據(jù)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整;

成槽時(shí)，槽段按做1跳4的次序進(jìn)行，控制泥漿比重為1.2～1.25，并在混凝土澆筑前對(duì)泥漿進(jìn)行換漿處理，泥漿比重改為1.15左右;鄰近地鐵側(cè)地墻施工時(shí)，縮短單幅槽段的施工時(shí)間，提高施工效率，減少槽段空閑的時(shí)間。

2、土方開(kāi)挖控制

本工程土方根據(jù)圍護(hù)支撐情況基坑土分三層開(kāi)挖，第一及第二層皆挖至支撐底，第三層挖至基坑底，同時(shí)遵循“分層、分塊、盡早形成支撐或底板”的原則，將基坑每層土方分成若干塊按次序進(jìn)行開(kāi)挖。

1）施工流程

第一層土開(kāi)挖 →中心標(biāo)高-2.05m支撐及棧橋隨挖土施工→第一道支撐及棧橋養(yǎng)護(hù)→第二層土方分塊開(kāi)挖 →中心標(biāo)高-8.10m支撐施工→第二道支撐養(yǎng)護(hù)→第三層土及深坑土方開(kāi)挖、澆墊層 →樁基驗(yàn)收 →底板施工并養(yǎng)護(hù)。

2）第一層土方開(kāi)挖

第一層土方采用大開(kāi)挖，場(chǎng)地由西向東進(jìn)行退挖。每一區(qū)塊土方開(kāi)挖至第一道支撐底標(biāo)高隨即澆筑支撐。

3）第二層土方開(kāi)挖

第二層土方采用分塊盆式開(kāi)挖，土方分4個(gè)區(qū)按順序進(jìn)行。第二層土方開(kāi)挖時(shí)，根據(jù)塔樓所處位置及業(yè)主進(jìn)度要求，首先開(kāi)挖場(chǎng)地中部，緊跟著進(jìn)行支撐施工，在對(duì)應(yīng)位置支撐砼施工期間，開(kāi)挖場(chǎng)地相鄰中部的東西兩塊，盡快形成對(duì)撐，待對(duì)稱(chēng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行相鄰中部南北兩側(cè)土方開(kāi)挖，同樣以先形成對(duì)撐為前提，最后進(jìn)行角部區(qū)域的開(kāi)挖及支撐施工。

4）第三層土方開(kāi)挖

第三層土方分按照后澆帶分區(qū)由東北向西南進(jìn)行開(kāi)挖。

3.2.3 降水施工控制

1）降水形式分析

本工程基坑開(kāi)挖深度影響范圍內(nèi)土層以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，含水量較大，處于飽和狀態(tài)。因此，需有一定時(shí)段的預(yù)降水方可保證土體達(dá)到基坑開(kāi)挖要求。

基于以上場(chǎng)地地質(zhì)條件和水文條件，降水設(shè)計(jì)采用真空深井進(jìn)行潛水的疏干降水和深層降水。真空深井即在深井中用真空集水、水泵抽水，以達(dá)到基坑降水和土體排水固結(jié)，便于土方開(kāi)挖的目的。由于深井的特殊結(jié)構(gòu)，使真空能作用于地表以下各土層，將土層中自由水充分吸取，匯集于深井之中，由深井內(nèi)水泵排出，降水效果特別好;同時(shí)，土體由于自由水充分排出，在重力作用下，土體孔隙比減小，提高了土體強(qiáng)度，對(duì)工程施工安全和環(huán)境保護(hù)均十分有利。

2）布置原則

降水井?dāng)?shù)目根據(jù)基坑面積按單井有效抽水面積A（經(jīng)驗(yàn)值為200㎡）來(lái)確定。采用多級(jí)濾水管，疏干井加真空的措施，以確保每口井的出水量。

真空疏干井的濾管設(shè)計(jì)與施工相結(jié)合。真空疏干井要結(jié)合土層性質(zhì)和施工挖土的實(shí)際工況開(kāi)啟真空泵，為了和施工相結(jié)合，在設(shè)置真空疏干井的濾管時(shí)要考慮開(kāi)挖后切割井管與支撐的相對(duì)位置關(guān)系，以保證在支撐施工的過(guò)程中實(shí)時(shí)有效的施加真空壓力。

3）疏干運(yùn)行工況

疏干降水提前20天加載真空負(fù)壓開(kāi)始運(yùn)行，以保證開(kāi)挖范圍內(nèi)土方的干開(kāi)挖。

在降水前，首先施工坑外潛水位觀測(cè)孔。潛水水位觀測(cè)孔施工完成后及時(shí)開(kāi)啟疏干井進(jìn)行疏干降水。一般正常情況下，疏干井基本保持24小時(shí)連續(xù)抽水。出現(xiàn)降水異常時(shí)，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

本工程采用真空泵抽氣、潛水泵抽水的方法降低潛水位，每3～4口井配備1臺(tái)真空泵，每口井單用一臺(tái)潛水泵，要求潛水泵的抽水能力應(yīng)滿(mǎn)足單井的最大出水量，潛水泵和真空泵同時(shí)開(kāi)啟。

（三）周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

1、施工監(jiān)測(cè)布置

在鄰近地鐵一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)中每一定距離設(shè)置一根測(cè)斜管進(jìn)行監(jiān)測(cè)。積極同隧道監(jiān)測(cè)單位聯(lián)系，及時(shí)獲取隧道內(nèi)部自動(dòng)監(jiān)測(cè)的最新數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整以保證及隧道變形在規(guī)范、設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

1）地下連續(xù)墻測(cè)斜管埋設(shè)

在地下連續(xù)墻施工時(shí)，將外徑70mm、內(nèi)徑59mm的PVC測(cè)斜管綁扎在設(shè)計(jì)位置的鋼筋骨架迎土面一側(cè)，底部用專(zhuān)用蓋密封，接頭處用套管銜接并用自攻螺絲擰緊，同時(shí)用膠布封閉，隨鋼筋骨架下在圍護(hù)之地墻槽內(nèi)。測(cè)斜管長(zhǎng)度底部及頂部略短于鋼筋骨架長(zhǎng)度5cm。測(cè)斜管內(nèi)的十字導(dǎo)槽必須有一組垂直于基坑邊線(xiàn)。圍護(hù)壓頂圈梁開(kāi)挖面上下各0.5m位置的測(cè)斜管外側(cè)加Φ108PVC套管保護(hù)。當(dāng)鋼筋骨架整體安置于地墻槽壁完成后，在測(cè)斜管內(nèi)灌注清水以防止可能的泥漿滲入并用專(zhuān)用蓋密封。需注意的是，測(cè)斜管埋設(shè)的位置應(yīng)盡量避開(kāi)混凝土澆筑用導(dǎo)管預(yù)留口，以保護(hù)測(cè)斜管不會(huì)因混凝土的澆筑而受到破壞。

2）鉆孔灌注樁測(cè)斜管埋設(shè)

在基坑圍護(hù)鉆孔灌注樁施工時(shí)，將外徑70mm、內(nèi)徑59mm的PVC測(cè)斜管綁扎在設(shè)計(jì)位置的鋼筋籠側(cè)邊位置，頂?shù)子脤?zhuān)用蓋密封，接頭處用套管銜接并用自攻螺絲擰緊同時(shí)用膠布密封，隨鋼筋籠下在鉆孔灌注樁內(nèi)。測(cè)斜管底部及頂部均略短于鋼筋籠長(zhǎng)度約5 cm，同時(shí)應(yīng)保證測(cè)斜管內(nèi)的十字導(dǎo)槽必須有一組垂直于基坑邊線(xiàn)，圍護(hù)壓頂圈梁開(kāi)挖面上下各0.5m位置的測(cè)斜管外側(cè)加Φ109P VC套管保護(hù)。當(dāng)鋼筋籠整體安置于鉆孔中完成后，在測(cè)斜管內(nèi)灌注清水以防止可能的泥漿滲入并用專(zhuān)用蓋密封。

2、信息化施工管理

委托專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)人員每天進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證地鐵隧道的沉降量及整個(gè)工程施工期間的總沉降量滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，一旦超過(guò)警戒值立即報(bào)警，并通過(guò)信息管理系統(tǒng)通報(bào)各個(gè)相關(guān)單位，安排專(zhuān)項(xiàng)事故處理小組迅速作出反應(yīng)。

3、重點(diǎn)工況下監(jiān)測(cè)加強(qiáng)

在施工到對(duì)周邊環(huán)境影響較大的工序時(shí)，如土方開(kāi)挖，支撐拆除等，即對(duì)周邊圍護(hù)、管線(xiàn)等的監(jiān)測(cè)進(jìn)行加強(qiáng)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止施工，并根據(jù)異常情況及時(shí)采取措施，避免情況進(jìn)一步惡化。

三、結(jié)語(yǔ)：

從方案設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)控制和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)多方面著手，通過(guò)多種手段的綜合運(yùn)用，如在臨近地鐵及老舊小區(qū)的基坑側(cè)采用地下連續(xù)墻，加強(qiáng)地下連續(xù)墻埋深等，在城市核心地帶的復(fù)雜環(huán)境中，有效的控制了深基坑的變形，將施工對(duì)周邊環(huán)境的影響降到了最低。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭嘉鳳.某雨水泵站深基坑降水工程施工技術(shù)研究[J].綠色環(huán)保建材，2019（03）：147-148.

[2]劉海鋒.建筑工程中深基坑支護(hù)施工要點(diǎn)探討[J].科技風(fēng)，2019（08）：106.

[3]陳飛，朱茂國(guó).監(jiān)控量測(cè)對(duì)地鐵明挖深基坑施工的指導(dǎo)作用[J].天津建設(shè)科技，2019，29（01）：31-33.

[4]代雪梅.某深基坑工程基于監(jiān)測(cè)成果的變形分析[J].重慶建筑，2019，18（02）：37-39.

[5]李波.對(duì)建筑工程中的深基坑支護(hù)施工技術(shù)的思考[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（01）：229-230+233.