郭 晨

（上海海泰北外灘房地產(chǎn)有限公司，200085）

0 引言

隨著城市發(fā)展，中心城區(qū)內(nèi)的舊區(qū)改造項目將會越來越多，城市更新將是下一個階段最重要的發(fā)展方向。由于該類地塊的特殊性，其上所開發(fā)項目將越來越往“大、深”方向發(fā)展，而周邊建筑可能普遍都具有相當(dāng)?shù)哪甏?，深基坑施工面臨的難題日顯突出。在這樣復(fù)雜的環(huán)境條件下，本項目體量的深基坑勢必會給周邊環(huán)境造成諸多不利的損害，進而帶來負面社會影響。故在正式施工前，如何將對周邊環(huán)境的損害及社會影響降至最低，需要有前瞻性的去主動分析、評估并加以控制。對于評估后可能存在的重大風(fēng)險源，需要分門別類且有針對性的去采取措施，為本項目自身的深基坑順利實施做好各項準(zhǔn)備工作。

1 工程概況

本項目位于上海虹口區(qū)，四川北路以西、七浦路以北、江西北路以東，塘沽路以南，由2 棟150m 高超高層住宅（37 層、39 層），1 棟27m 高博物館（4 層）和一個整體地下4 層的地下車庫組成?？偨ㄖ娣e約16 萬m2，地上建筑面積9.5萬m2，地下建筑面積約7.1 萬m2。

工程占地面積約 1.9 萬m2，首次開挖面積約 1.68 萬m2，開挖深度為19.4m～20.6m，局部深坑深度達-24.85m。本工程±0.000 相當(dāng)于絕對標(biāo)高+3.500m，場地內(nèi)自然地坪絕對標(biāo)高+2.800m（即相對標(biāo)高-0.700m）。基礎(chǔ)形式為樁基筏板，樁基為鉆孔灌注樁，底板厚度為1000/2200mm。地下室為框架結(jié)構(gòu)，地上住宅為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，博物館為鋼框架結(jié)構(gòu)。

2 基坑周邊環(huán)境分析

項目地處上海市中心城區(qū)，周邊環(huán)境極其復(fù)雜。在1 倍基坑開挖深度范圍內(nèi)，既有歷史保護建筑、超高層辦公樓、學(xué)校等重要保護建筑，周邊市政道路下也分布有復(fù)雜和大量的地下管線，并且其中不乏年代久遠的主干線管道，都對形變非常敏感，故對本次深基坑施工提出了非常高的要求。項目周邊環(huán)境及建筑詳見下表1。

本工程深基坑正式施工之前，經(jīng)過對周邊基坑開挖深度范圍內(nèi)影響建筑的初始檢測及多方評估分析后，認為在深基坑開挖施工時，宇航賓館、煙草專賣局及崇明路小學(xué)這3 棟建筑將會受到較大影響，不可避免的產(chǎn)生附加沉降，再結(jié)合檔案館圖紙調(diào)檔查閱及綜合分析后，最后認為煙草辦公樓及崇明路小學(xué)需要進行基礎(chǔ)加固施工，擬對其基礎(chǔ)進行托換，減少深基坑施工引起的沉降。

3 鄰近建筑結(jié)構(gòu)加固

3.1 煙草專賣局辦公樓

根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果及部分圖紙資料，本建筑為內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，然其外墻并非嵌固于柱與柱之間，而是外附于框架外挑的結(jié)構(gòu)柱上，外墻底部立于外側(cè)原始條形基礎(chǔ)之上。結(jié)構(gòu)柱無法保證本建筑外墻的整體性，且底部受力基礎(chǔ)多處損壞缺失。

現(xiàn)場經(jīng)過對煙草辦公樓的仔細評估后，認為其整體性較差，抵抗振動及抗變形能力極差，加固施工可能反而會對其造成大量破壞，故經(jīng)與煙草公司商議后，對該建筑采取落架重建的措施。

3.2 崇明路小學(xué)教學(xué)樓

(1)學(xué)校概況

主樓為一幢5 層（局部4 層）教學(xué)樓，建造于1958年，后期在東側(cè)、西側(cè)各擴建一跨，主樓西北側(cè)貼建有一層輔樓，后期擴建、貼建房屋建造年代不詳。

主樓目前平面整體呈矩形，東西向長約36.8m，南北向?qū)捈s14.5m，建筑總高約16.8m，輔樓整體呈不規(guī)則形狀，主樓主體為磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)有圈梁，無構(gòu)造柱。主樓東段為后期擴建鋼筋混凝土框架過街樓，過街樓東側(cè)與優(yōu)秀歷史建筑大橋大樓之間設(shè)縫分開，西側(cè)與主樓主體設(shè)縫分開。

經(jīng)與教育局協(xié)商后，決定對崇明路小學(xué)采取樁基礎(chǔ)加固措施，使基坑影響范圍內(nèi)其基礎(chǔ)壓縮層位于基坑開挖面以下較好的土層上，同時通過樁基加固間接起到對建筑物下土體的"遮簾"效應(yīng)，減少土體的擾動。

根據(jù)校方原始圖紙，教學(xué)樓基礎(chǔ)應(yīng)為鋼砼條形基礎(chǔ)，而現(xiàn)場進場實地開挖檢查后，發(fā)現(xiàn)教學(xué)樓基礎(chǔ)為磚砌大放腳形式。故現(xiàn)場針對該特殊情況，將加固設(shè)計方案進行了優(yōu)化調(diào)整，在一層所有內(nèi)、外墻體地面下增設(shè)基礎(chǔ)梁，在基礎(chǔ)梁上再施工錨桿靜壓樁對原有基礎(chǔ)進行托換。在基礎(chǔ)梁的施工過程中，現(xiàn)場又發(fā)現(xiàn)部分房間下存在歷史遺留人防結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場情況，對無法施工基礎(chǔ)梁的墻體在墻根部采用28 號槽鋼通過螺栓對拉代替。

為不影響崇明路小學(xué)師生的正常教學(xué)秩序的開展，本次加固施工，包括裝修恢復(fù)加固施工必須造成的破壞，一系列工作均需要在暑假期間全部完成，設(shè)計方案調(diào)整帶來的倍增的工作量給現(xiàn)場施工組織安排帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

(2)現(xiàn)場加固設(shè)計及施工組織

本次加固施工采用的是基礎(chǔ)梁+錨桿靜壓鋼管樁，在建筑內(nèi)、外墻體地面標(biāo)高以下兩側(cè)分別施工混凝土基礎(chǔ)梁（700×450），再設(shè)置350×450 連梁穿墻貫通連接兩側(cè)基礎(chǔ)梁，原墻體采用薄壁鉆機成孔?；A(chǔ)梁混凝土強度等級為C35，連梁頂采用C60 無收縮混凝土灌漿料填縫。對于局部無法施工基礎(chǔ)梁的墻體，在其墻根部采用兩根28 號槽鋼對拉進行替換。

鋼管樁采用Φ245×8 鋼管，樁長36m，深入至⑤1b 灰色粉質(zhì)粘土層，根據(jù)建筑內(nèi)層高情況，將鋼管樁分為18 節(jié)，每節(jié)2m。在基礎(chǔ)梁上預(yù)留壓樁孔洞，每根靜壓樁四周預(yù)埋6 根錨桿，作為壓樁反力架固定基礎(chǔ)。鋼管樁內(nèi)填芯采用C20 混凝土，樁頂采用C35 混凝土封頂，樁頂錨入基礎(chǔ)500mm。

現(xiàn)場要求裝修恢復(fù)單位提前進場，在加固施工作業(yè)的同時對現(xiàn)場重點部位進行記錄，然后將教學(xué)樓施工區(qū)域劃分為5 區(qū)8 大塊，根據(jù)靜力壓樁施工的特點，集合教學(xué)樓現(xiàn)場的特點，分區(qū)域施工，分塊移交裝修單位，形成有序流水搭接，穿插提效作業(yè)。

(3)加固效果

最終現(xiàn)場在工程量翻倍，工期不變的情況下，依靠合理的施工組織規(guī)劃，依然在既定工期內(nèi)完成了所有施工作業(yè)，順利保證了學(xué)校的正常教學(xué)秩序開展。

加固施工前，根據(jù)有限元模型測算，崇明路小學(xué)預(yù)計最大沉降將會達到28.15mm，加固后預(yù)計最大沉降為9.54mm。現(xiàn)場土方開挖至基礎(chǔ)底板完成后，崇明路小學(xué)的最大沉降為10.12mm，平均沉降僅為5.44mm。

4 深基坑工程實施

4.1 工程地質(zhì)、水文概況

(1)本工程地質(zhì)地層從上至下分別為：①填土，②1 灰黃色粘質(zhì)粉土，②3 灰色粘質(zhì)粉土，④灰色淤泥質(zhì)粘土，⑤1a 灰色粘土，⑤1b 灰色粉質(zhì)粘土。本基坑坑底位于⑤1a 層土，故以下土層略去不表。

(2)本場地對工程建設(shè)有影響的地下水主要為第四系地層中的淺層潛水和深層承壓水：

a、潛水

本場地淺部地下水屬潛水類型，主要賦存于淺部地層中的填土、粘性土、粉性土中。補給來源主要為大氣降水與地表徑流，在勘察期間實測得地下水埋深在地表以下1.36m～1.4m。

b、承壓含水層

主要含水層為⑦層的砂質(zhì)粉土層，其水位呈周期性變化，埋深一般在地表下3.0～12.0m。

4.2 基坑圍護體系及優(yōu)化

本工程圍護體系采用地下連續(xù)墻，厚度為1000/1200mm 厚，墻深46～50m。地下連續(xù)墻兩側(cè)預(yù)先采用3?850@1200/1800 三軸攪拌樁進行槽壁加固，水泥摻量20%，深度28～32m。水平向設(shè)置4 道鋼筋混凝土支撐，電梯井深坑區(qū)域設(shè)置一道型鋼(H400×400×13×21)支撐。

圖2 基坑圍護示意圖

1.地下連續(xù)墻厚度調(diào)整

根據(jù)初始圍護設(shè)計，周邊環(huán)境保護等級均為二級，但后續(xù)隨著對周邊環(huán)境的深入了解，周邊已有的建筑均具有相當(dāng)年限，由于歷史原因等，不少建筑原始資料的調(diào)檔具有相當(dāng)?shù)碾y度，考慮到周邊環(huán)境的復(fù)雜性，在與設(shè)計單位進行協(xié)商后，將基坑北側(cè)、東側(cè)、南側(cè)的環(huán)境保護等級調(diào)整為一級，將上述3 側(cè)的地下連續(xù)墻的厚度由1m 增加至1.2m，以期確保基坑四周的環(huán)境安全。

根據(jù)施工至大底板完成時，周邊環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)對比如下表3：

表3 周邊環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)

其中塘沽路一側(cè)管線及路面監(jiān)測點位均為累計報警，江西北路一側(cè)部分監(jiān)測點位發(fā)生速率報警。

東西向水平對撐區(qū)域，在第四道支撐施工時，發(fā)生墻體測斜報警，東側(cè)墻體最大累計變形 82.07mm，最大變化速率 4.83mm/d；西側(cè)墻體最大累計變形147.15mm，最大變化速率9.06mm/d。1.2m 厚地墻區(qū)域外環(huán)境變形情況顯著好于1m厚地墻區(qū)域。

2.地下連續(xù)墻幅間增加止水

現(xiàn)場圍護施工完成后，根據(jù)以往深基坑施工經(jīng)驗再結(jié)合周邊環(huán)境的特殊性，認為雖然本項目地墻深度理論上已經(jīng)隔斷⑦層承壓水，但由于本工程地下連續(xù)墻均采用圓形鎖口管接口，為柔性接頭，可能在地墻接縫處存在一定的滲漏風(fēng)險。考慮到基坑周邊敏感復(fù)雜的環(huán)境，土方開挖后，臨近的建筑物一旦發(fā)生滲水，搶險空間不足，將無法進行坑外搶險封堵。其次是北側(cè)臨近塘沽路區(qū)域，有深坑緊貼地墻，一路之隔又為地下3 層的超高層大樓。為避免可能發(fā)生的風(fēng)險，對上述兩處區(qū)域增加接縫止水。采用雙高壓旋噴樁形式，幅間接縫外25cm 處布設(shè)3 根Φ 1000@700，深度同地墻深度?，F(xiàn)場深基坑施工至大底板完成，未發(fā)生較大的滲漏水風(fēng)險。雙高壓旋噴加固的應(yīng)用，是一種可有效截斷或部分截斷承壓水層與深基坑水力聯(lián)系的可靠工藝。

3.支撐加強板優(yōu)化

在基坑?xùn)|南角，臨近崇明路小學(xué)區(qū)域，有一處面向基坑內(nèi)的陽角，該類區(qū)域向來是深基坑工程中的重點關(guān)注區(qū)域，支撐體系在此處設(shè)置了300 厚板帶加強區(qū)域，在原支撐區(qū)域上設(shè)置加強板抵抗該區(qū)域變形。

但根據(jù)設(shè)計圖紙，加強板帶板頂與支撐梁頂平?，F(xiàn)場考慮施工時，該區(qū)域需加快施工，如將板頂平梁頂改為板底同梁底，就可以有效加快現(xiàn)場施工速度，省去板底搭設(shè)矮排架及支模的時間，故與設(shè)計單位協(xié)商后將該加強板進行了優(yōu)化。優(yōu)化后，現(xiàn)場省去了本道支撐支設(shè)矮排架的時間及下一層土方開挖時，矮排架的拆除時間，大大加快了該區(qū)域的支撐成型速度。

4.3 深基坑工程實施

(1)降水施工

將本次降水工程疏干降水井單井有效抽水面積計取為220m2。共設(shè)置79 口降水井，井深46m，其中坑內(nèi)降壓井兼觀測井8 口，疏干井62 口，坑外水位觀測兼?zhèn)溆镁? 口。

(2)深基坑施工部署

本次深基坑土方開挖工程，第一層土方開挖采用大開挖形式，沿基坑長向從北向南開始依次開挖，基坑二道支撐至第四道支撐土體開挖采用盆式開挖。將本基坑分為3 大區(qū)15 小塊，分區(qū)分塊進行施工。

(3)基坑降水分析及措施

現(xiàn)場在第二層土方開挖后，發(fā)現(xiàn)該層土體潛水含水層重力釋水量較大，造成開挖面大量積水，影響開挖面的正常施工，同時在挖土機械動荷載的作用下土體產(chǎn)生液化現(xiàn)象，施工機械難以在開挖面上進行操作，土方也無法進行外運；較高的含水量也使得土體自立性差，影響開挖效率，粉性土層在動水壓力下容易產(chǎn)生流水流砂現(xiàn)象，甚至造成坡面的不穩(wěn)定，對已開挖區(qū)域的井點保護也帶來了巨大的困難。

現(xiàn)場暫停土方出土后，對該現(xiàn)象原因進行了排查分析，認為主要原因有以下幾方面：

第二層土方開挖施工面位于②3 粘質(zhì)粉土層，經(jīng)現(xiàn)場工程實際分析，②3 層粘質(zhì)粉土層內(nèi)夾粉質(zhì)粘土，由于細粒粘性土的存在導(dǎo)致②3 層內(nèi)較多水以結(jié)合水的形式存在，結(jié)合水與粘性細粒之間存在較強的相互作用力，在真空負壓狀態(tài)下只能排出土體里面的重力水及弱結(jié)合水，較難以排出強結(jié)合水，因此整體出水量較小；降水井配備數(shù)量較少；開挖前降水時間略顯不足。

針對上述情況，采取了以下措施：

1)加密疏干井點

根據(jù)現(xiàn)場開挖后實際效果并考慮部分井點遭破壞，現(xiàn)場降水效果不佳，故在第二道混凝土支撐平面上增加疏干井點，根據(jù)井點破壞情況及現(xiàn)場降水效果，共增加疏干井20 口，坑內(nèi)疏干觀測兼?zhèn)溆镁? 口，井深17m。

2)增加輕型井點

根據(jù)基坑所在土層及現(xiàn)場實際情況，結(jié)合本工程實際情況，為保證基坑開挖的順利進行，現(xiàn)場決定在局部區(qū)域布設(shè)輕型井點，對下層土體內(nèi)潛水進行短期強效速排。但根據(jù)輕型井點的特點，其井管總長約6m，下部濾管1.5m 長，有效降水范圍在5m 左右，本工程一層土方厚度5.5m，且需將水位降至坑底0.5～1m，輕型井點的降水深度略有不足。本項目現(xiàn)場對輕型井點施工方案進行了調(diào)整，在開挖面處開挖1.5m×1m 的溝槽，將輕型井點施工于溝槽內(nèi)，確保了其有效降水深度滿足本工程要求。根據(jù)現(xiàn)場情況共增補16 套輕型井點。

5 結(jié)束語

對于深基坑工程，“水”是決定其施工成敗的最重要因素之一，而周邊環(huán)境的狀態(tài)則是檢驗其施工效果的最重要標(biāo)準(zhǔn)。深基坑施工之前，尤其位于中心城區(qū)，需要對附近已建地塊及周邊建筑進行深入了解。對部分風(fēng)險較大建筑要進行結(jié)構(gòu)加固，通過對原有基礎(chǔ)進行適當(dāng)加固，減少基坑開挖產(chǎn)生的土體擾動對其的影響。經(jīng)工程實踐證明，本工程地區(qū)附近特有的粘質(zhì)粉土層內(nèi)夾有粉質(zhì)粘土，在常規(guī)布置疏干井的同時需要增設(shè)輕型井點，對土體內(nèi)含水進行短期速排。