李 祺

1. 上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103；2. 上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術(shù)研究中心 上海 201103

1 工程概況

上海虹橋東航基地?cái)U(kuò)建工程位于上海虹橋機(jī)場(chǎng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)，基坑北側(cè)為作為機(jī)場(chǎng)VVIP通道的虹翔三路，虹翔三路北側(cè)為在建基坑工程，東側(cè)申達(dá)六路東側(cè)為機(jī)場(chǎng)跑道。南側(cè)為東方航空公司既有辦公樓，西側(cè)為申達(dá)五路及高架道路。工程總建筑面積約89 789.76 m2，其中地上建筑面積53 551.49 m2，地下建筑面積36 238.27 m2（圖1）。

圖1 工程平面示意

本工程基坑開(kāi)挖面積約18 666 m2，周長(zhǎng)551 m，開(kāi)挖深度10.4 m。基坑施工采用順筑法施工。北側(cè)虹翔三路下有較多電力、煤氣、給水等重要的管線，管線距離基坑最近5.4 m，管線中心埋深最淺僅為1 m。西側(cè)申達(dá)五路、東側(cè)申達(dá)六路下有路燈、雨水、污水等較為重要的管線。

針對(duì)本工程基坑開(kāi)挖深度及周邊環(huán)境保護(hù)要求，基坑邊圍護(hù)基本采用鉆孔灌注樁＋2道混凝土支撐的形式[1-2]（圖2）。止水帷幕為φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁，水泥摻量20%，深度至地下28 m；止水帷幕和圍護(hù)樁間施工1道壓密注漿。

圖2 基坑圍護(hù)剖面

一般位置的圍護(hù)樁墻采用φ850 mm@1 050 mm鉆孔灌注樁，深度23 m；局部基坑邊有較淺深坑位置（集水井）采用φ950 mm@1 150 mm鉆孔灌注樁，深度27 m；局部靠近基坑邊有電梯深坑位置采用φ1 000 mm@1 200 mm鉆孔灌注樁作為圍護(hù)墻，深27 m；局部與相鄰基坑預(yù)留連通口處采用SMW工法樁圍護(hù)，φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁，水泥摻量20%，內(nèi)插H700 mm×300 mm×13 mm×24 mm@600 mm型鋼，長(zhǎng)度25 m。

坑內(nèi)采用2道鋼筋混凝土支撐，平面形式為3道南北向?qū)魏?道東西向?qū)?，基坑四角布置角撐。?道支撐中心標(biāo)高－2.10 m，第2道支撐中心標(biāo)高－7.60 m。在第1道支撐上布置2條南北向棧橋和1道東西向棧橋，棧橋?qū)挾?2.9 m，其中1條南北向棧橋和1條東西向棧橋?qū)?yīng)施工大門，用于施工交通組織。支撐、圍檁、棧橋混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30?？觾?nèi)被動(dòng)土體加固為雙軸攪拌樁，水泥摻量13%，深坑側(cè)加固為雙軸攪拌樁和高壓旋噴樁，坑底為壓密注漿和高壓旋噴樁封底。

2 水文地質(zhì)概況

本工程基坑涉及的土層大致為：①雜填土、②粉質(zhì)黏土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土、④1淤泥質(zhì)黏土（基坑坑底）、④2粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑤1粉質(zhì)黏土、⑤3-1粉質(zhì)黏土（圍護(hù)樁底）。擬建場(chǎng)地局部區(qū)域填土厚度較大，局部區(qū)域有明浜（塘）分布，且場(chǎng)地內(nèi)有原建筑物舊基礎(chǔ)等地下障礙物分布?；涌拥孜挥冖?淤泥質(zhì)黏土層，濕度為飽和狀態(tài)，含水率高，透水性差，呈流塑狀態(tài)。

擬建場(chǎng)地地下水類型有淺部土層中的潛水、中部④2、⑤3-2層中的微承壓水和深部⑦、⑨層中的承壓水。場(chǎng)地淺部地下水屬潛水類型，勘察期間測(cè)得地下潛水穩(wěn)定水位埋深一般在2.64～4.56 m之間，平均潛水位標(biāo)高為3.77 m。④2層及⑤3-2層為微承壓水含水層，對(duì)工程有影響的主要為④2層中的微承壓水，微承壓水水位埋深的變化幅度一般在3.0～11.0 m，勘察期間④2層微承壓水水位埋深約為5.10 m，相應(yīng)水位標(biāo)高約為0.29 m。

3 工程難特點(diǎn)分析

3.1 基坑周邊環(huán)境復(fù)雜、保護(hù)要求高

本工程開(kāi)挖面積約18 700 m2，開(kāi)挖深度主要為10～12 m。開(kāi)挖深度3倍范圍內(nèi)管線較多，尤其北側(cè)虹翔三路下1根φ200 mm煤氣管線距離坑邊約9.7 m，1根電力管線距離坑邊約5.4 m。所以開(kāi)挖前做好圍護(hù)和支撐工作，開(kāi)挖時(shí)做好監(jiān)測(cè)工作，減小基坑變形非常重要。

基坑北側(cè)，虹翔三路以北為同期開(kāi)發(fā)的深基坑項(xiàng)目（地下2層，局部1層），對(duì)北側(cè)道路保護(hù)提出更高要求。而施工場(chǎng)地位于虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓南側(cè)，東北側(cè)即為機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪。施工場(chǎng)地北側(cè)的虹翔三路直通機(jī)場(chǎng)VIP出入口，虹翔三路和申達(dá)五路均為機(jī)場(chǎng)VVIP通行道路，故北側(cè)和西側(cè)場(chǎng)外道路的保護(hù)尤顯重要。

3.2 基坑底部局部落深深坑多樣復(fù)雜、坑底土質(zhì)差、突涌風(fēng)險(xiǎn)高

本工程基坑周長(zhǎng)551 m，大面開(kāi)挖標(biāo)高至－11.0 m。工程上部建筑造型奇特，數(shù)棟單體呈扇形布置，且與虹翔三路北側(cè)建筑通過(guò)地下連通道及上部連廊連為一體?？舆吋?、靠近基坑邊的電梯井、預(yù)留非開(kāi)挖施工使用的工作井等功能要求造成該工程的基坑底部落深坑眾多、落深深度多樣，特別是靠近VVIP通道一側(cè)，圍護(hù)設(shè)計(jì)與施工情況復(fù)雜，且基坑坑底位于④1層，濕度為飽和狀態(tài)，含水率高，透水性差，呈流塑狀態(tài)，非常不利于開(kāi)挖施工及基坑安全。④2層中微承壓水對(duì)基坑有突涌可能。

3.3 基坑撐滿場(chǎng)地紅線內(nèi)范圍，棧橋面積有限，可利用場(chǎng)地較小

根據(jù)圍護(hù)邊界線與圍墻邊界線，本工程北側(cè)圍墻距離圍護(hù)邊2.9 m，南側(cè)圍墻距圍護(hù)邊4.4 m，東側(cè)圍墻距圍護(hù)邊2.8 m，西側(cè)圍墻距圍護(hù)邊3.4 m，整個(gè)基坑幾乎撐滿施工用地，這對(duì)于地下階段現(xiàn)場(chǎng)臨設(shè)、堆場(chǎng)布置帶來(lái)了很大困難。北側(cè)的大門作為唯一的施工出入口，棧橋面積有限且未形成環(huán)路，也難以滿足施工運(yùn)輸需要。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 地下水風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)技術(shù)

針對(duì)本工程④2層中的微承壓水突涌的風(fēng)險(xiǎn)及基坑底部土質(zhì)含水量大、滲透性差的特點(diǎn)，圍護(hù)樁選型與設(shè)計(jì)時(shí)考慮基坑止水帷幕將開(kāi)挖深度范圍內(nèi)①～④層的潛水和④2層的微承壓含水層完全隔斷，用分別均勻布置疏干井降水和深坑部位附近均設(shè)置降壓井的方式來(lái)應(yīng)對(duì)地下水風(fēng)險(xiǎn)。

疏干井布置按200 m2左右布1口井來(lái)計(jì)算，基坑去除加固面積確定實(shí)際總需疏干面積，采用多級(jí)濾水管以確保每口井的出水量（第1級(jí)濾頭標(biāo)高－7.0～－4.0 m，第2級(jí)濾頭標(biāo)高－16.0～－12.0 m，井孔徑為650 mm，井管直徑為273 mm，井深16.4 m）。降壓井布置根據(jù)④2層的微承壓含水量及深坑位置計(jì)算確定，共布置15口，深度24 m，濾頭位于④2層，標(biāo)高根據(jù)地質(zhì)報(bào)告確定。為觀察坑內(nèi)降水對(duì)外界的影響，在坑外設(shè)置潛水觀測(cè)井8口，④2層微承壓水位觀測(cè)孔8個(gè)，監(jiān)測(cè)該層的止水帷幕是否滲漏，保證基坑安全。

地下水控制實(shí)施過(guò)程中，為加快施工速度，原計(jì)劃在第1層土方開(kāi)挖前降水改為在第1道支撐施工時(shí)進(jìn)行降水，第1層土方開(kāi)挖采用臨時(shí)明溝排水。疏干井運(yùn)行過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行適時(shí)適量，疏干井降水應(yīng)在基坑開(kāi)挖前15～20 d，以保證有效降低開(kāi)挖土體中的含水量至開(kāi)挖面以下0.5～1.0 m，確?；娱_(kāi)挖施工的順利進(jìn)行。降壓井嚴(yán)格執(zhí)行按需抽水，保證在深坑部位承壓水層上方所覆蓋土層能承受壓力水頭的管涌，防止過(guò)度抽水導(dǎo)致周邊地下水流失，使周邊土體沉降。

4.2 基坑變形風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

1）針對(duì)基坑一路之隔的相鄰基坑施工問(wèn)題，在本工程地下室完成回填前，鄰近基坑位于本基坑40 m范圍內(nèi)區(qū)域保持未開(kāi)挖狀態(tài)，并在北區(qū)基坑設(shè)計(jì)階段將局部1層設(shè)置在近虹翔三路一側(cè)，在保證滿足上述施工搭接原則的前提下，既避免2個(gè)基坑同時(shí)在VVIP通道兩側(cè)施工所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，又將對(duì)工期的影響降到最低。

2）針對(duì)基坑土質(zhì)差、周邊環(huán)境復(fù)雜、保護(hù)要求高等一系列關(guān)于基坑變形控制的難題，從基坑施工平衡對(duì)稱分塊、限時(shí)形成支撐等方面來(lái)解決。

① 基坑北側(cè)為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域，確定基坑開(kāi)挖分塊如下：第1層由于土開(kāi)挖較淺，將基坑開(kāi)挖分成3塊，從南向北依次開(kāi)挖。先棧橋部位，兩側(cè)區(qū)域跟進(jìn)抽條開(kāi)挖。南部2塊施工階段對(duì)北側(cè)環(huán)境影響較小，最后施工北部又可最大限度縮短支撐形成對(duì)撐前的暴露時(shí)間。第2層土開(kāi)挖采取盆式開(kāi)挖。各分塊邊塊長(zhǎng)度30 m左右，寬度大于3倍開(kāi)挖深度；靠近重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域的北部分塊適當(dāng)減小，以此減少北部圍護(hù)暴露時(shí)間；北部每一分塊完成后，確保南北向的對(duì)撐的形成，從而減少北部圍護(hù)的變形；棧橋區(qū)域分塊跨越棧橋兩側(cè)，以利于棧橋下方的土方、支撐施工速度。根據(jù)上述重點(diǎn)保護(hù)北側(cè)圍護(hù)及環(huán)境的原則，將基坑劃分成15塊（圖3），按編號(hào)順序同時(shí)或依次組織開(kāi)挖[3-4]。第3層土（底板層）開(kāi)挖：根據(jù)地下室后澆帶分塊開(kāi)挖，施工順序考慮優(yōu)先確保北側(cè)的圍護(hù)變形控制，同時(shí)減少挖土對(duì)底板施工的交叉影響，先施工南側(cè)，后開(kāi)挖北側(cè)，先施工遠(yuǎn)離場(chǎng)地出口處，最后施工靠近出口處分塊。

圖3 基坑開(kāi)挖分塊（第2層土）

② 基坑北側(cè)圍護(hù)變形控制的重點(diǎn)：第2層土邊塊土方限時(shí)開(kāi)挖后48 h完成支撐。根據(jù)每一層、每一分塊的土方、鋼筋、模板、混凝土的工作量及限時(shí)要求，制訂設(shè)備、勞動(dòng)力等資源配置計(jì)劃，臨時(shí)坡度控制在1∶2.5，土方開(kāi)挖分層進(jìn)行，分層厚度不超過(guò)2.5 m，開(kāi)挖時(shí)形成踏步式階梯并后退。第3層土開(kāi)挖時(shí)，墊層每200 mm完成一次澆搗，限時(shí)18 h完成每一塊的開(kāi)挖與墊層。

4.3 場(chǎng)地優(yōu)化與交通組織技術(shù)

針對(duì)基坑撐滿場(chǎng)地紅線內(nèi)范圍，棧橋面積有限，VVIP通道上道口開(kāi)設(shè)限制等不利因素，現(xiàn)場(chǎng)制訂應(yīng)對(duì)方案：

1）保持北側(cè)虹翔三路大門數(shù)量不增加等的限制條件下，將北側(cè)大門移至與棧橋位置對(duì)準(zhǔn)，在申達(dá)六路設(shè)置2#大門，使場(chǎng)地內(nèi)道路環(huán)通，提高場(chǎng)地利用率。

2）在棧橋面積無(wú)法增加的限制條件下，調(diào)整棧橋布局，保證基坑內(nèi)棧橋連通，且基坑中部、北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)基坑邊緣區(qū)域與最近棧橋的距離在30 m以內(nèi)，控制基坑土方駁運(yùn)次數(shù)，提高挖土效率。

3）在棧橋末端設(shè)置鋼筋加工棚和堆場(chǎng)，不影響施工車輛通行，南側(cè)支撐通過(guò)加強(qiáng)措施后設(shè)置臨時(shí)木工堆場(chǎng)。

4）基坑南側(cè)無(wú)棧橋部位挖土，施工車輛利用坑外南側(cè)道路組織施工交通，從東南角大門出入施工現(xiàn)場(chǎng)。場(chǎng)地內(nèi)交通設(shè)置流向控制線，確保組織有序，安排專人指揮協(xié)調(diào)施工車輛交通（圖4）。

圖4 棧橋、場(chǎng)布優(yōu)化及交通組織

4.4 基坑風(fēng)險(xiǎn)控制實(shí)施與管控效果

通過(guò)上述針對(duì)地下室控制、基坑變形控制、場(chǎng)布交通組織的關(guān)鍵技術(shù)分析與執(zhí)行，本工程基坑挖土效率顯著提高：第2層土方出土效率從計(jì)劃的6 100 m3/d提高至7 100 m3/d，第3層土方出土效率從計(jì)劃的5 300 m3/d提高至6 300 m3/d，從而大大縮短每一分塊施工速度，總工期提前。最終，圍護(hù)及周圍管線的變形得到有效控制。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程圍護(hù)施工開(kāi)始至地下結(jié)構(gòu)施工完成，現(xiàn)場(chǎng)平穩(wěn)有序地開(kāi)展，其中地下室底板全部澆筑完成時(shí)間比原計(jì)劃時(shí)間提前27 d。圍護(hù)及周邊環(huán)境的變形得到了很好的控制。

北側(cè)虹翔三路道路路面有較小的沉降變形，主要原因?yàn)槭┕ぼ囕v行駛導(dǎo)致，但未影響道路使用，管線未發(fā)生破壞，機(jī)場(chǎng)VVIP通道均正常使用，未發(fā)生任何影響機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的事件。因前期難點(diǎn)的分析準(zhǔn)備，應(yīng)對(duì)措施和方案的詳細(xì)策劃、過(guò)程的監(jiān)控和及時(shí)的糾偏，很好地完成了該特殊地理位置的深基坑施工，為類似工程提供參考。