羅曉偉， 車國喜， 劉斯全

(1.浙江省贊成集團有限公司,浙江 杭州 310009； 2.浙江省地礦建設(shè)有限公司,浙江 杭州 310012)

復(fù)雜環(huán)境工況下大型深基坑工程施工技術(shù)

羅曉偉1， 車國喜2， 劉斯全2

(1.浙江省贊成集團有限公司,浙江 杭州 310009； 2.浙江省地礦建設(shè)有限公司,浙江 杭州 310012)

杭州蕭山華潤萬象匯項目開挖面積大且深度較深，地理位置特殊復(fù)雜，基坑緊臨地鐵車站及盾構(gòu)隧道、河流、大型地下管線及建筑群等，對控制基坑變形、漏水等有著非常高的要求。基坑施工采用分類針對式支護、多形式加固，設(shè)計“大坑套小坑”、分區(qū)分塊階梯式開挖施工方案，并及時進行支撐等多種深基坑施工技術(shù)。施工過程中嚴密進行動態(tài)監(jiān)測指導施工，保證基坑施工安全。

復(fù)雜環(huán)境;深基坑；支護;分區(qū)階梯開挖；地下連續(xù)墻；水泥攪拌樁

近年來，城市地下空間開發(fā)利用及城市地鐵建設(shè)相繼進入高峰期，使得靠近地鐵、河流及管道等周邊環(huán)境的深基坑工程施工日益增多。隨著城市深基坑工程施工條件越趨復(fù)雜，安全風險加大，如何因地制宜的采取措施確保深基坑施工安全是重要的研究課題。本文結(jié)合具有復(fù)雜環(huán)境工況代表性的蕭山華潤萬象匯項目施工，闡述了該類型深基坑工程的施工技術(shù)，為今后類似工程施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況及基坑特點

杭州蕭山華潤萬象匯項目是由華潤置地投資建設(shè)，集購物中心、高級寫字樓為一體的大型綜合體項目。項目建設(shè)規(guī)模為建筑面積約315932 m2，地上建筑面積205432 m2，地下建筑面積110500 m2?；映书L方形布置，東西長約350 m，南北長約120 m，基坑總開挖面積約4萬m2，開挖深度16 m，塔樓坑中坑開挖深度20 m。支護形式采用地連墻、鉆孔樁、三軸攪拌樁止水及被動區(qū)加固等混合搭配形式，支撐梁為3道鋼筋混凝土支撐加鋼立柱形式。

工程規(guī)模大、工期緊，地下障礙物埋藏深、分布廣，清障難度大且多種施工同步交叉進行，施工組織要求高?；拥乩憝h(huán)境及開挖工況復(fù)雜特殊，西側(cè)緊臨地鐵2號線車站及盾構(gòu)隧道，基坑邊線距離盾構(gòu)隧道中心線13 m，地鐵變形報警值僅為5 mm。北側(cè)350 m長基坑邊線與大浦河平行，距離8～11 m,且基坑與河流中間地下5 m埋有新建?1200 mm蕭山區(qū)污水主管道，管道距基坑邊為2.5～9.5 m。新建地下污水管排放量大，沉降尚未穩(wěn)定，需嚴格杜絕基坑北側(cè)滲漏情況的發(fā)生。東側(cè)35 m為大型住宅區(qū)城建公寓，南側(cè)16 m外為蕭山區(qū)主干道金城路。如圖1所示。

圖1 基坑施工圖

2 采取的主要技術(shù)方案

根據(jù)類似深基坑施工的經(jīng)驗和方法，結(jié)合項目自身施工的特點、難點和要求，按照深基坑圍護體系的變形位移規(guī)律，將基坑分為西北塔樓A區(qū)(小基坑)、中間留土B1區(qū)、東側(cè)B2區(qū)3個區(qū)塊?；邮┕げ捎梅诸愥槍κ街ёo、多形式加固，設(shè)計“大坑套小坑”、分區(qū)分塊階梯式開挖施工方案，并及時進行支撐等多種深基坑施工技術(shù)。施工過程中嚴密進行動態(tài)監(jiān)測指導施工，保證基坑施工安全?；訃o采用以下優(yōu)化方案。

(1)A區(qū)基坑西側(cè)緊臨地鐵盾構(gòu)側(cè)圍護墻采用地連墻形式，圍護墻與結(jié)構(gòu)墻“兩墻不合一”，墻厚800 mm，墻深36.6 m，采用抗?jié)B等級1.0 MPa C35混凝土，每幅墻安放2根注漿管進行墻底注漿。地連墻與地鐵盾構(gòu)間增設(shè)一排?800 mm鉆孔隔離樁，樁錨固鋼筋與地連墻錨固鋼筋連在一起形成連梁。A區(qū)中間東西向設(shè)置一排地連墻暗撐，暗墻厚800 mm，呈T字形錯位布置，采取C30砼，墻頂13.3 m為素混凝土方便開挖鑿除。其他圍護墻采用?1000 mm鉆孔灌注樁，樁長30.2～36.1 m。

(2)止水帷幕采用單排?850@600三軸水泥攪拌樁，標準套打?；游鱾?cè)主動區(qū)和被動區(qū)、基坑北側(cè)和東側(cè)被動區(qū)進行加固。

基坑支護平面布置如圖2所示。

圖2 基坑圍護方案圖

3 基坑圍護施工措施

基坑施工從清障施工、圍護施工、加固施工、基坑降水、土方開挖及支撐施工等5方面制定如下針對性的施工措施。

3.1 清障施工

(1)對地下管道等長線鋼混結(jié)構(gòu)障礙物采取放坡開挖，鎬頭機破除施工。

(2)對個別埋深較深、靠近圍墻及臨時設(shè)施的障礙物，采取施工鋼板樁作臨時圍護的措施進行清障。

(3)對埋深9.8 m的泵站基礎(chǔ)等極端障礙物，制定專項清障方案，采取施工深井降水和鋼板樁作臨時圍護、鋼管作臨時支撐，分層開挖等相結(jié)合的清障方式進行清障作業(yè)。

3.2 圍護施工

(1)三軸止水帷幕施工時，嚴格控制垂直度和保證水泥摻量。止水三軸施工縫采取外搭接多施工一幅的方式進行補強，合理劃分施工段，基坑北側(cè)不設(shè)置施工縫以保證北側(cè)止水帷幕的連貫性。多排三軸的施工縫節(jié)點位置錯開大于10 m成斜槎式布置。

(2)地連墻施工質(zhì)量是確保西側(cè)地鐵盾構(gòu)變形控制的關(guān)鍵點之一。為此采取了以下專項處理措施：

①將地連墻導墻由傳統(tǒng)的1.5 m加深至2.5 m,加深導墻提高地連墻成槽的導向作用，降低鎖口管起拔對周邊環(huán)境的影響。

②地連墻成槽期間采用沙袋圍高導墻，將水頭抬高至地面以上0.5 m，以增加泥漿對孔壁的水頭壓力，確?？妆诜€(wěn)定。

③合理劃分幅寬，采用大功率沉槽機施工，降低單幅成槽時間。由于地連墻灌漿車輛行駛路線要穿過盾構(gòu)線上方，為減少車輛動荷載對地鐵運行的擾動，灌漿時間選在地鐵晚間停運時間進行。

④施工采用多槽段跳打方式，減少施工過程對土體重復(fù)擾動及影響的連續(xù)性。

⑤將鋼筋籠底的主筋頭向內(nèi)彎向15°～30°，避免鋼筋籠下放過程中碰靠槽壁。

⑥T形暗撐地連墻采取“一幅3段制”，其中地連墻頂部-2.90～-12.60 m為C20素砼，-12.60～-16.20 m為C30素砼,-16.20～-25.10 m為鋼筋籠構(gòu)造段。

3.3 加固施工

(1)基坑北側(cè)及東側(cè)被動區(qū)采用“雙排裙邊式”三軸攪拌樁加固，樁長14.90 m,中間加固三軸與外排止水三軸搭接形成3排整體式三軸，施工縫錯開布置。

(2)基坑A區(qū)西側(cè)地鐵盾構(gòu)與地連墻之間的主動區(qū)采用4排“裙邊式”三軸攪拌樁加固，幅間搭接250 mm,樁長18.80 m。地連墻內(nèi)側(cè)被動區(qū)采用“柵格式”加固，其中緊貼地連墻內(nèi)側(cè)三軸樁長18.80 m，其余三軸樁長9.80 m,水泥摻量20%，地面至樁頂范圍水泥摻量減半。如圖3所示。

圖3 盾構(gòu)隧道側(cè)加固示意圖

(3)坑中坑電梯井采用三軸攪拌樁滿膛加固，有效樁長深度自開挖面至電梯井底以下6 m，樁長范圍水泥摻量20%，地面至樁頂范圍水泥摻量10%。

(4)地連墻強度達到設(shè)計要求后通過預(yù)留注漿管對墻底部采用注漿加固，以保證地連墻根部的穩(wěn)定性。

(5)基坑北側(cè)對河堤進行加固。沿河堤施工一排長6 m ?300 mm松木樁，采用三軸水泥返漿土對河堤與基坑中間的上層2 m淤泥土進行置換。三軸攪拌樁施工時在基坑與管道之間增設(shè)一排深12 m的拉森鋼板樁作應(yīng)力釋放圍護，并進行監(jiān)測。如圖4所示。

圖4 基坑北側(cè)加固示意圖

3.4 基坑降水

基坑降水效果與基坑開挖有直接關(guān)系，根據(jù)工程地質(zhì)情況和本工程特點，坑內(nèi)地面(-0.60 m)至-15.00 m采用自流深井降水方式，井深18 m,-15.00 m至承臺底及電梯井底采用輕型井點降水方式，坑外備用降水采用24 m自流深井。針對地表1 m以下有潛水層，10 m以下有承壓水，施工排水量豐富，現(xiàn)場施工采取以下措施。

(1)基坑內(nèi)自流深井降水采用管井，分兩階段施工。第一階段在樁基打樁階段，每30 m一口，施工80口，既滿足打樁施工用水又同時進行土方開挖前的預(yù)降水；第二階段土方開挖前2周進行管井加密，每15 m一口，全場增加至160口。先集中對B2區(qū)、A區(qū)進行降水，等B2區(qū)、A區(qū)施工至±0.00后再對B1留土區(qū)進行降水。

(2)輕型井點降水采用移動獨立式吸水泵輕型井點，每個吸水泵插入2根主水管，主水管可接入分管，單個水泵獨立排水。

(3)為提高降水效率，深井管上設(shè)置A10通長濾孔，外包3層60目塑料絲網(wǎng)，井周圍回填級配中粗砂，井口高出地面0.5 m進行磚砌保護。

(4)改良基坑降排水系統(tǒng)中傳統(tǒng)的磚砌排水溝，采用PVC波紋管及磚砌相結(jié)合的新型基坑排水溝，有效減少因基坑變形導致排水溝裂縫滲漏水現(xiàn)象的發(fā)生。

3.5 土方開挖及支撐施工

土方開挖及支撐施工是控制基坑變形的關(guān)鍵，針對基坑開挖特點，合理設(shè)計開挖工況，實行分區(qū)分塊階梯式開挖，開挖后及時進行支撐施工。

(1)分區(qū)(見圖5)。根據(jù)地鐵盾構(gòu)、河流管道保護的要求，采取對稱開挖、由遠及近的原則。將B2區(qū)分為10個小區(qū)，采取分區(qū)分塊階梯式開挖，由東往西、由北向南兩角對稱逐步進行。A區(qū)分為4個小區(qū)，每區(qū)由西往東、由北向南兩角對稱開挖到位，形成支撐后中間再回填土。施工組織方式如下：

圖5 基坑分區(qū)開挖圖

①首先采取分段施工組織方式，先施工B2區(qū)第一層土方及支撐，再施工A區(qū)第一層土方及土撐；

②B2區(qū)第二層土方及支撐、第三層土方及支撐、第四層土方采取流水施工組織方式；

③A區(qū)緊臨地鐵盾構(gòu)、作業(yè)面狹小,基坑暴露時間越短越有利于變形控制，為此采取平行施工組織方式。

(2)分層。B2區(qū)分區(qū)開挖單層開挖厚度不超過2 m，每層分3次開挖到位，嚴禁超挖，周邊土體采取斜坡方式，單塊土體開挖后形成支撐的時間控制在7天內(nèi)。A區(qū)被動區(qū)土體經(jīng)過三軸攪拌加固，提高了土體的強度及側(cè)向抗壓力，為此采取投入大量機械設(shè)備單區(qū)域一次性開挖到位的方式進行，單塊土體開挖后形成支撐的時間控制在3天內(nèi)。

4 基坑監(jiān)測、檢測效果及分析

通過對工程特點的分析和信息化施工要點，制定了重點監(jiān)測區(qū)域為緊臨地鐵的基坑西側(cè)、緊臨河流和地下管道的基坑北側(cè)、各區(qū)支撐梁主梁。重點監(jiān)測階段為A區(qū)、B2區(qū)第三道支撐施工和拆除階段。

主要監(jiān)測數(shù)據(jù)控制為：地鐵車站及盾構(gòu)隧道監(jiān)測報警值為5 mm，變化速率控制為連續(xù)2天超高1 mm/d。地鐵專家根據(jù)項目施工情況預(yù)計評估值水平位移為10～20 mm，沉降為5～10 mm，隧道收斂變形5～10 mm?；訅笊顚油馏w水平位移監(jiān)測報警值：累計為40 mm，或連續(xù)3天變形超過3 mm/d。

4.1 重點監(jiān)測區(qū)域

緊臨地鐵的基坑西側(cè)設(shè)置2類監(jiān)測點，一類為西側(cè)基坑邊線以外2 m設(shè)置6個變形位移監(jiān)測點，用以直接監(jiān)測基坑變形。另一類在地鐵車站設(shè)置9個、盾構(gòu)的上、下行線分別設(shè)置21個和17個監(jiān)測點;基坑北側(cè)設(shè)置8個變形監(jiān)測點和8個水位監(jiān)測點;各區(qū)每道支撐梁主梁埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計，監(jiān)測支撐軸力。4.2 重點監(jiān)測階段

4.2.1 A區(qū)、B2區(qū)第三道支撐施工階段

第三道支撐底標高為-12.70 m，此時基坑暴露時間過長，完整的支撐體系尚未形成，加固的被動土體大部被破除，接近開挖坑底的土體由粉砂轉(zhuǎn)為淤泥質(zhì)土體，工況最不利。

4.2.2 A區(qū)、B2區(qū)第三道支撐拆除階段

第三道支撐拆除后，圍護墻體的下支點下移到底板傳力帶位置，地連墻及圍護樁的彎矩將達最大，要防止第一、第二道支撐突然受力加大而破壞。

4.3 監(jiān)測成果分析

工程于2014年9月15日開始正式施工，至2015年10月26日，重點監(jiān)測區(qū)域A區(qū)、B2區(qū)順利施工至地下室±0.00線。通過對所有監(jiān)測報告的分析，結(jié)合對周邊環(huán)境(建筑物、管線、地表等)的巡查，工程施工平穩(wěn)安全、未對周邊環(huán)境造成不良影響，地鐵及基坑變形、基坑滲漏控制完全達到預(yù)期控制目標。具體監(jiān)測成果分析如下。

(1)基坑施工對地鐵盾構(gòu)隧道影響監(jiān)測成果見表1。最大累計水平位移值為SDMC-13監(jiān)測點11.40 mm，超過5 mm報警值，未超過地鐵專家預(yù)計施工評估值10～20 mm，最小累計水平位移值為SDMC-01監(jiān)測點2.50 mm。最大累計收斂變形為SDMC-16監(jiān)測點9.20 mm，超過5 mm報警值，未超過地鐵專家預(yù)計施工評估值5～10 mm，最小累計收斂變形SDMC-03監(jiān)測點1.70 mm。盾構(gòu)隧道變形曲線如圖6所示。

表1 基坑施工對地鐵盾構(gòu)隧道影響監(jiān)測成果表

圖6 盾構(gòu)隧道變形曲線

(2)基坑施工對地鐵車站影響監(jiān)測成果見表2，最大累計水平位移值為ZCZ1監(jiān)測點3.60 mm，最小累計水平位移值為ZCZ3監(jiān)測點2.60 mm，數(shù)值均未超過報警值。地鐵車站變形曲線如圖7所示。

(3)基坑累計最大水平位移31.95 mm，最小水平位移9.56 mm，均未超過報警值，滲漏重點監(jiān)測區(qū)域基坑北側(cè)、東側(cè)未出現(xiàn)任何滲漏水狀況。

5 結(jié)語

(1)根據(jù)基坑環(huán)境和特點，通過采取針對式支護，最大限度適應(yīng)了復(fù)雜的地理環(huán)境，為基坑變形控制創(chuàng)造有利條件。采用“大坑套小坑”、中間預(yù)留土施工，是控制地鐵車站和盾構(gòu)隧道變形安全的可行性施工部署。分區(qū)階梯式開挖，有效減少了開挖時大面積卸載對基坑周圍應(yīng)力產(chǎn)生的影響，促使工程主體施工與基坑開挖施工能正常同步交叉進行。

表2 基坑施工對地鐵車站影響監(jiān)測成果表

圖7 地鐵車站變線曲線

(2)基坑變形重點部位和薄弱環(huán)節(jié)進行加固，提高了土體的抗剪強度和剛度，減少了墻后土體壓力及滑動力矩，提高了圍護體系的整體穩(wěn)定性，是控制基坑變形的重要措施。

(3)基坑開挖過程中，保證坑內(nèi)井點降水的正常進行和坑外正常水位的控制，盡量減少基坑底的暴露時間，盡快澆筑墊層和底板混凝土，對加快土體固結(jié)、降低土體應(yīng)力松弛、保護坑底土體不受施工擾動，減少土體有效應(yīng)力的變化，起到了較好的控制作用。

(4)根據(jù)不同的工況，采取分段、平行、流水相結(jié)合的施工組織方式，特殊薄弱作業(yè)面投入大量人員及機械設(shè)備進行突擊搶工作業(yè)，施工過程中嚴密進行實時動態(tài)監(jiān)測指導施工，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工部署，是復(fù)雜工況下深基坑施工技術(shù)的必要措施。

深基坑工程在復(fù)雜環(huán)境及工況影響下，涉及領(lǐng)域廣、施工難度大，施工技術(shù)及措施的采用根據(jù)各地不同的環(huán)境、地質(zhì)及水文條件有明顯的差異性。本工程根據(jù)工程特點，因地制宜，采取了切合實際的施工技術(shù)方案及措施，符合安全可靠、經(jīng)濟合理、方便施工的原則。根據(jù)圍護體系及周邊環(huán)境的各項監(jiān)測結(jié)果，在施工過程中各項監(jiān)測均在預(yù)期可控范圍之內(nèi)，表明本工程針對復(fù)雜的工況及周邊不利環(huán)境因素影響下，采取的施工方法和技術(shù)方案措施是合理、有效、成功的。確保了地鐵的正常運行和周邊河流管線及建筑的安全，創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟效益。

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Construction Technology of Large Deep Foundation Pit Engineering under Complex Environmental Conditions/

LUOXiao-wei1，CHEGuo-xi2，LIUSi-quan2

(1.Zhejiang Zancheng Group Co., Ltd., Hangzhou Zhejiang 310009, China; 2.Zhejiang Geological Mine Construction Co., Ltd., Hangzhou Zhejiang 310012， China)

The excavation area is large and deep in a project in Hangzhou, because of the special and complicated geographical position and being close to the subway station and shield tunnel, river, underground pipelines and buildings, there are very high requirements to control foundation pit deformation and water leakage. The classified support, multi-form reinforcement, “small pit in large one” design and partitioning step excavation schemes are adopted in the construction with timely support. Dynamic monitoring is conducted in the construction process to ensure the safety of foundation pit construction.

complex environment; deep foundation pit; support; partitioning step excavation; diagraph wall; cement mixing pile

2016-10-25；

2016-12-14

羅曉偉，男，漢族，1971年生，工程師，從事房地產(chǎn)開發(fā)管理工作,浙江省杭州市飛云江路9號贊成中心東樓16層，527028881@qq.com；車國喜，男，漢族，1985年生，工程師，從事地基與基礎(chǔ)工程的施工管理工作,浙江省杭州市西湖區(qū)萬塘路51號,119219965@qq.com。

劉斯全，男，漢族，1968年生，高級工程師，從事地基與基礎(chǔ)工程的施工管理工作,浙江省杭州市西湖區(qū)萬塘路51號，596981660@qq.com。

TU94+1

B

1672-7428(2017)02-0086-06