上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海 200070

1 工程概況

擬建工程位于福建省莆田市中心城區(qū)，占地面積約8.5 萬m2，總建筑面積約50 萬m2，為莆田最大的城市綜合體項(xiàng)目。該項(xiàng)目地上建筑為8 幢4～5 層的鋼結(jié)構(gòu)商業(yè)裙房、5 幢30 層高層住宅，整體設(shè)3 層地下室。基坑呈不規(guī)則的手槍形，單邊最長(zhǎng)為330 m，地下室單層面積約71 732 m2，基坑開挖深度19.6 m。

項(xiàng)目周邊環(huán)境復(fù)雜，北側(cè)和東側(cè)為繁華的商業(yè)街和道路，地下室邊線距離人行道6～10 m；西側(cè)和南側(cè)地下室外墻距離用地紅線1.5～5.2 m，紅線外為下磨溪（泄洪河流）?；又苓叚h(huán)境如圖1所示。

根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地屬于興化濱海相平原與剝蝕殘丘過渡地貌單元，樁端持力層主要分布⑨強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖層或者⑩中風(fēng)化凝灰熔巖層。

圖1 基坑周邊環(huán)境

2 基坑支護(hù)選型

福建莆田以往的工程一般設(shè)置1～2 層地下室，深基坑工程一般采用“排樁＋錨桿”的支護(hù)形式。對(duì)本項(xiàng)目而言，將近20 m的開挖深度已經(jīng)超越當(dāng)?shù)匾酝こ探?jīng)驗(yàn)，況且該項(xiàng)目地處莆田市中心黃金地段，一旦工程發(fā)生任何事故，后果不堪設(shè)想，故基坑安全和周邊環(huán)境保護(hù)非常重要?；颖眰?cè)有深10 m地下商業(yè)街，南側(cè)和西側(cè)存在較深河流，故錨桿方案無法施工。另一方面，由于基坑面積巨大，若采用內(nèi)支撐，工程造價(jià)和工期都非常驚人，因此內(nèi)支撐方案也被否決。同時(shí)，建設(shè)單位要求商業(yè)裙房盡量能提前達(dá)到銷售節(jié)點(diǎn)以快速回籠資金，而地下車庫和高層住宅的工期則可相對(duì)滯后。根據(jù)以上要求，基坑設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位反復(fù)協(xié)商，最終決定本項(xiàng)目采用逆作法施工。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案[1-5]

根據(jù)計(jì)算分析，本項(xiàng)目采用厚800 mm的地下連續(xù)墻作為深基坑的臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并兼作地下室的永久結(jié)構(gòu)外墻。地下連續(xù)墻墻身進(jìn)入第⑨層強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖不小于5 m，或者進(jìn)入第⑩層中風(fēng)化凝灰熔巖不小于2.5 m。地下連續(xù)墻采用鎖扣管接頭，槽段分縫處在基坑外側(cè)采用3 根Φ800 mm高壓旋噴樁，高壓旋噴樁的入土需穿透第⑧層全風(fēng)化凝灰?guī)r，以防止漏水。地下連續(xù)墻每幅槽段內(nèi)設(shè)置2根注漿管進(jìn)行墻趾后注漿，便以控制地下連續(xù)墻的豎向沉降。

本項(xiàng)目采用逆作法施工，裙樓各層地下室的結(jié)構(gòu)梁板替代水平支撐，因其支撐剛度大，對(duì)水平位移的控制較為有效，同時(shí)也避免了臨時(shí)支撐拆除過程中因圍護(hù)墻的二次受力和二次變形而對(duì)環(huán)境造成進(jìn)一步的影響。

高層住宅區(qū)域采用順作法施工，地下室各層樓板在這些區(qū)域開洞，開洞區(qū)域設(shè)置混凝土臨時(shí)支撐?？紤]到將來混凝土支撐鑿除比較麻煩，臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)成寬扁梁的形式，兩側(cè)預(yù)留出相應(yīng)的梁板鋼筋，將來這些混凝土支撐直接澆筑在地下室樓板結(jié)構(gòu)里，只要不影響建筑使用功能的都無需拆撐。

本逆作施工期間通過一柱一樁來傳遞梁板豎向荷載（柱網(wǎng)間距一般為9 m×9 m）。本項(xiàng)目一柱一樁采用鋼管混凝土柱＋沖(鉆)孔灌注樁。根據(jù)上部荷載的不同，鋼管采用Φ700～Φ900 mm，壁厚10～12 mm，鋼管內(nèi)灌注C50混凝土，鋼管插入沖(鉆)孔灌注樁內(nèi)3 m，灌注樁Φ1 200～Φ1 800 mm。立柱樁均利用工程樁，樁端進(jìn)入⑩中風(fēng)化凝灰熔巖不少于1 m，以控制一柱一樁和地下結(jié)構(gòu)的沉降，單樁豎向承載力特征值為5 650～16 250 kN。

4 土方開挖方案

常規(guī)逆作法土方大部分為暗挖，出土效率較低[6]。本項(xiàng)目利用土質(zhì)條件較好的優(yōu)勢(shì)，充分利用放坡盡可能多明挖土方。具體方法為，在正負(fù)零樓板澆筑之前，地下連續(xù)墻周邊預(yù)留2 跨（西北角土質(zhì)不好的區(qū)域預(yù)留4 跨）土方不挖，其余區(qū)域均采用盆式挖土的方法直接開挖至B1層梁底，然后再依次澆筑中心島區(qū)域的B1樓板和全部的B0層樓板。由于B1層土方大部分均為明挖，土方車直接下坑作業(yè)，出土效率非常高。B1層土方盆式開挖的工況見圖2。

另外，本項(xiàng)目B1、B2層用作商業(yè)賣場(chǎng)，B3層為機(jī)械式停車庫和商業(yè)的混合體，層高為5.5 m、5.2 m；在地下車庫中部還設(shè)有多級(jí)自動(dòng)扶梯，南北方向長(zhǎng)約120 m，東西方向?yàn)? 跨，寬9 m。

基坑設(shè)計(jì)充分利用結(jié)構(gòu)上述特點(diǎn)，首先對(duì)永久汽車坡道和B1層部分樓板進(jìn)行結(jié)構(gòu)局部加強(qiáng)，等B0板完全形成后，土方車通過汽車坡道直接開到B1層樓板，如圖3所示。

圖2 地下室B1層土方盆式開挖工況（明挖）

圖3 土方車從永久汽車坡道直接到達(dá)B1層

另外，在逆作法土方開挖階段，中部多級(jí)自動(dòng)扶梯的區(qū)域樓板暫時(shí)不澆筑，充分利用土體自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，形成一個(gè)1∶9左右的臨時(shí)土坡，在土坡東西兩側(cè)的臨空面采用1∶2～1∶3放坡（遇到立柱設(shè)置平臺(tái)），土方車通過該臨時(shí)土坡可直接再?gòu)腂1層樓板到達(dá)基坑底。

采用上述結(jié)構(gòu)坡道結(jié)合臨時(shí)土坡，B2、B3層土方為下坑開挖，出土效率大為提高，成功克服了傳統(tǒng)逆作法土方暗挖和垂直運(yùn)輸效率低的缺點(diǎn)。

5 實(shí)施情況

本工程一柱一樁采用沖孔灌注樁，設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入⑩中風(fēng)化凝灰熔巖不少于1 m。樁基入巖的終孔驗(yàn)收條件最為關(guān)鍵。本工程根據(jù)樁位附近的勘探孔對(duì)樁端巖樣進(jìn)行初步判斷，另外根據(jù)沖孔灌注樁的施工效率來判斷，一般在中風(fēng)化凝灰熔巖內(nèi)1 h的掘進(jìn)深度為5～10 cm確定為中風(fēng)化凝灰熔巖。

為確保地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，本項(xiàng)目采用德國(guó)進(jìn)口的利勃海爾成槽機(jī)[7]。對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r以上的地層，成槽機(jī)的抓斗可輕易將其抓碎，施工效率較高；但對(duì)于中風(fēng)化凝灰?guī)r，成槽機(jī)基本不能掘進(jìn)。根據(jù)試驗(yàn)確定以下施工方法：先采用成槽機(jī)完成強(qiáng)風(fēng)化巖以上成槽，入中風(fēng)化巖區(qū)段則改用沖孔灌注樁設(shè)備，先將基巖破碎，然后再用成槽機(jī)的抓斗清除。地下連續(xù)墻的終孔驗(yàn)收方法與一柱一樁類似。

項(xiàng)目實(shí)施過程中，東北角區(qū)域各方對(duì)中風(fēng)化巖與強(qiáng)風(fēng)化巖的鑒別爭(zhēng)議較大，導(dǎo)致地下連續(xù)墻實(shí)際進(jìn)入中風(fēng)化巖的深度可能還不到2.5 m。坑底土方開挖后在該區(qū)域施工抗浮錨桿時(shí)，坑底墊層以下的巖石裂隙水從錨桿孔冒上來，導(dǎo)致地下連續(xù)墻墻趾巖體泡水出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，同時(shí)錨桿施工時(shí)間要2 個(gè)月，對(duì)基坑安全非常不利?；谶@種情況，為確?；影踩?，圍護(hù)設(shè)計(jì)和施工單位商量確定臨邊區(qū)段先澆筑基礎(chǔ)底板，在底板上預(yù)留錨桿孔洞[8]，如圖4所示，等底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再施工抗浮錨桿。

圖4 底板上預(yù)留錨桿孔洞

本項(xiàng)目從2011年年初開始施工工程樁和地下連續(xù)墻，2011年5月份開始第一皮土方開挖，并隨即進(jìn)行±0.00 m樓板和裙房商業(yè)上部結(jié)構(gòu)的施工。由于采用逆作法上下同步施工，2012年元旦前夕裙房商鋪即進(jìn)行全面銷售和招商（從第一皮土方開挖算只用半年時(shí)間），有效地確保了建設(shè)單位的資金鏈，充分體現(xiàn)了逆作法的優(yōu)勢(shì)。后由于建設(shè)單位資金原因，直到2013年6月份，本項(xiàng)目最后一塊基礎(chǔ)底板才澆筑完畢。

雖然基坑工程的時(shí)間跨度偏長(zhǎng)，但地下結(jié)構(gòu)的各層樓板給基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)提供了足夠的抗側(cè)移剛度，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明地下連續(xù)墻測(cè)斜最大值僅為28.8 mm，基坑外市政道路地表最大沉降量均不超過3 cm，周圍地下管線最大位移為25.7 mm，有效地確保了基坑自身安全，并很好的保護(hù)了周圍環(huán)境。

6 結(jié)語

（a） 對(duì)于周圍環(huán)境復(fù)雜的超深超大基坑而言，逆作法施工工藝是一種很好的選擇，尤其當(dāng)上部建筑有銷售節(jié)點(diǎn)要求時(shí)更能體現(xiàn)逆作法的優(yōu)點(diǎn)。

（b）采用逆作法施工時(shí)，地下連續(xù)墻、一柱一樁以及梁柱節(jié)點(diǎn)必須精心設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和垂直度。

（c） 對(duì)于嵌巖的地下連續(xù)墻和工程樁，必須確保樁（墻）端入巖深度，一方面可根據(jù)巖樣結(jié)合勘察資料初步判斷，另一方面可根據(jù)入巖施工效率進(jìn)行綜合判斷。

（d）結(jié)合地質(zhì)條件可先在地下連續(xù)墻周邊預(yù)留土方，中間盆式開挖至地下室B1或B2層板底，然后再澆筑B0層樓板，這樣減少暗挖土方量。在地下室層高許可的前提下，可充分利用結(jié)構(gòu)坡道結(jié)合臨時(shí)土坡作為土方車下坑通道，以提高逆作法的出土效率。