复杂环境条件下深基坑施工关键技术

1、复杂环境条件下深基坑施工关键技术摘要】宛平剧场改扩建工程项目施工过程中面临施工空间狭小、地质条件不良、 周边环境复杂、基坑临近内环高架及居民区、办公区等技术难点。结合本工程实 例，对此类复杂环境条件下深基坑施工的总体部署、基坑施工关键技术进行剖析 和研究，研究结论具有较好的适用性，对于类似工程具有一定的借鉴意义。【关键词】中心城区临近高架环境复杂狭小空间合理部署 基坑监测1工程概况宛平剧场选址位于上海市徐汇区中山南二路857、859号宛平剧场原址内。工 程规划用地面积约6472皿,总建筑面积29281平方米，建筑高度23.95米；地上5 层，地下3层，主要建筑功能为剧院舞台。本工程地下室结构采

2、用钢筋混凝土框 架-剪力墙结构形式，地上主体结构拟采用钢框架-中心支撑结构体系。图1项目效果图本项目基坑开挖深度约14.5m，基坑总面积约为4722皿，工程桩采用 600mm桩径钻孔灌注桩，桩长36m,基础采用筏板+承台形式，筏板厚度600mm， 承台厚度1000mm。基坑工程进行分坑施工，其中在基坑南侧位置（距南侧基坑 边约15m距离）设置东西向隔离墙，将地下室分为大小坑（大坑面积约3600皿， 小坑面积约1200皿）。拟建场区属于上海地区“滨海平原地貌类型。本工程基坑涉及的土层大致为： 杂填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粘质粉土、1淤泥质粘土（基 坑坑底）、2砂质粉土、1-1粘土、1-2粉

3、质粘土、3-1粉质粘土（围 护桩底）。拟建场地局部区域填土厚度较大，局部区域有明浜（塘）分布，且场 地内有原建筑物旧基础等地下障碍物分布。基坑坑底位于1淤泥质粘土层，湿 度为饱和状态，含水率高，透水性差，呈流塑状态。在地下室采取大小分坑的基础上，距离居民楼较近的小坑设计采用地下连续 墙+一道混凝土支撑+三道具备自动轴力伺服系统钢支撑的支护形式，另外北侧的 大坑设计采用地下连续墙+三道混凝土支撑的支护形式。本工程基坑坑内加固采 用?850600三轴水泥土搅拌桩，从-2.0m标高向下，长度20.3m；加固体与槽壁 加固之间采用?800600高压旋喷桩填充加固，从-2.0m标高向下，长度20.3m。

4、2本工程深基坑施工特点难点分析2.1周边环境复杂，临近内环高架，居民区、办公楼密集，基坑变形控制要求高本工程项目用地南侧为住宅区（基坑边距离最近处居民楼约8.7m），东侧为 教育科研用地与公共绿地（基坑边距离最近处办公楼及临街商铺约2.2m），北侧 为中山南二路内环高架（基坑边距离高架上匝道约13.3m），西侧为宛平南路（基坑边距离道路约17.6m），由此可见周边环境复杂，基坑变形控制要求极高， 深基坑施工难度较大。图3基坑周边环境示意图2.2施工场地狭小，基坑施工阶段现场交通组织及平面布置困难本工程基坑几乎撑满用地红线范围，其中北侧基坑边距离红线约5m，东侧及 南侧基坑边距离红线约3m，基坑

5、施工阶段可利用场地十分有限，现场条件较为 不利，现场交通组织及总平面布置受限制条件多、难度较大。2.3深基坑降水幅度大、历时长，土体渗透性较差基坑工程的安全极大程度上依赖于基坑降水的成功与否，本工程地下三层， 开挖深度为14.5m，降水深度应控制在地面下15.5m，水位下降幅度大，降水历 时长，同时场地地质条件复杂，浅部土层结构松散，透水性差。原结构拆除时对 地基原状土破坏较大，天然孔隙通道被破坏，渗透性更差。3关键施工技术3.1深基坑降水关键技术本工程微承压水及第层承压水对基坑均无突涌影响，同时由于基坑止水帷 幕将开挖深度范围内的第1层的潜水含水层完全隔断，不会对工程造成不 利影响，故只需疏

6、干深井完成浅部潜水降水工作。降水过程中加强坑外环境监测， 做好应急措施，防止地墙渗漏对坑外环境造成影响。由于上部潜水层的含水量较大，但渗透性较差，在抽水过程中仅靠地下水的 高差（重力作用）要在短时间内将地下水抽汲出比较困难。因此，在开挖前进行 20天以上的真空预抽水”，合理设计疏干井结构，防止漏气，保证真空力度，能 够以较快的速度将潜水排出基坑，从而提高坑内疏干井疏干效果。1区除去三轴搅拌桩坑内加固区域后，面积约为2500皿左右，按单井200皿 的有效抽水面积计算得需要降水井13 口，采用多级滤水管确保每口井的出水量 （第一级滤头标高-3.55.5，第二级滤头标高-8-10，第三级滤头标高-1

7、5.5- 20.5，井孔径为700mm，井深21.5m）。考虑到2区采取三轴搅拌桩满堂加固形式，无需设置降水井，采取明排水方 式排出坑内积水。在各层土开挖阶段，由挖机按10m左右间距开挖排水明沟，每 间隔30m左右设置临时集水井。3.2基坑施工流程安排本工程周边环境极其复杂，为了保护内环高架、居民楼、办公楼及周边市政 道路、地下管线，有效控制基坑变形，因此将基坑分为南北2个区，其中基坑分 区一（1区）面积约3600平方米，基坑分区二（2区）面积约1200平方米。基坑施工流程按照先大坑（1区）后小坑（2区）的顺序进行，首先进行1区、 2区第一层土方开挖及第一道混凝土支撑施工，完成后2区暂不施工，

8、1区继续 进行土方开挖及支撑施工，待1区地下二层结构回筑施工完成后，开始2区基坑 开挖，待2区基坑回筑至地下二层完成后，1区、2区拆除第一道支撑，进行地 下一层结构施工至出0.00。具体施工流程安排如下：3.3基坑围护施工关键技术基坑围护按照槽壁加固T地下连续墙施工9三轴桩坑内加固T旋喷桩填充加 固、深坑区域加固流程进行施工作业。本工程基坑东南侧为船舶工艺研究所，其 中一幢5层办公楼，距离基坑约10m，南侧为东安五村居民楼，其中11号13 号楼距离基坑约9m，该两处建筑均采用条形基础形式，上部为砖混结构，为重 点保护对象。为最大限度减小围护施工对周边复杂环境产生影响，围护施工阶段 米取如下措施

9、：针对地下连续墙施工，在远离重点保护的建筑物区域（如基坑北侧内环高架、 南侧居民区及东侧办公区）进行原位试成槽施工，并根据现场实际施工情况对施 工技术参数进行调整。在成槽施工时，缩短单幅槽段的施工时间，提高施工效率， 减少槽段空闲的时间。成槽时，槽段按做1跳4的次序进行，控制泥浆比重为 1.21.25，并在混凝土浇筑前对泥浆进行换浆处理，泥浆比重改为1.15左右。针对坑内加固施工，合理安排施工流程，避免出现大型加固设备在同一侧同 时施工，减少土体位移对周边环境的影响。坑内加固施工时，采用做梅花形的施 工流程，降低压力过高所带来的土体隆起等现象。邻近居民楼侧三轴水泥土搅拌 桩施工考虑先行施工邻近

10、居民楼侧，使土体挤压方向与居民楼反向；同时沿基坑 边按做2组跳4组跳仓施工；控制施工速率，减少挤土效应，降低对居民楼的扰 动；并严格控制加固钻进速度及搅拌压力。3.4 土方开挖及支撑施工关键技术3.4.11区土方开挖及支撑施工1区第二、三皮土方挖深分别为5.35m、4.4m，土方量为1.8万、1.5万立方 米，土方采用盆式开挖”，先开挖中间部分，然后按照对称、平衡的开挖原则， 分块开挖，边坡留土，高宽比1： 1.5，每层开挖深度不大于3m。土方开按1-1 区T1-2区T1-3区T1-4区T1-5区的流程进行作业，支撑随土方开挖逐步形成，从 土方开挖到支撑浇筑并与已形成的支撑对接完控制在2436

11、小时内。底层土方开 挖大面积挖深约3.55m，土方量为1.2万立方米，根据后浇带分块开挖，随挖随 浇捣垫层，各分块垫层施工面积控制在200皿内，在挖土完成后的710天内完 成相应区域底板施工。为控制基坑变形情况，随地下结构回筑,各道混凝土支撑采用链锯切割进行拆除, 支撑破碎物利用履带吊吊运场地外。3.4.22区土方开挖及支撑施工2区采用抽条开挖，逐步形成各道钢支撑。钢支撑采用609x16钢管支撑， 施压采用压力量程达3000KN的油压泵（带回锁功能），每根钢管撑须带油压泵 轴压自动伺服系统。2区第2第4道钢管支撑的油压泵支撑压力预设值依次为 2300KN、2300KN、2400KN。钢支撑施工

12、流程为支撑设备配制9进入现场拼装T安 装准备T支撑吊装就位、连接T加设预应力、焊接T质量验收启动自适应支撑系 统自动调压程序使用T拆除。钢支撑拆除前先释放所拆支撑的预应力，割除支撑 上部抱箍。支撑拆除时，先用塔吊钢丝绳捆绑所拆支撑并拉紧。卸下支撑两端螺 栓，由汽车吊把支撑吊至堆放点，装车离场。图6 土方开挖分区及支撑形成示意图图7基坑剖面示意图（南北向剖面）具体各区各层土方开挖施工安排详见表1。3.5现场交通组织及场地总平面布置针对本工程基坑施工阶段场地狭小问题，采用后施工区域为先施工区域提供 交通组织场地方法，解决基坑阶段施工场地狭小问题。1区基坑施工阶段，主要材料加工场及堆场设置在2区，现

13、场材料及机械车 辆主要从大门1进入，通过1区栈桥及2区将材料运输至施工场地，卸料完成后 车辆由大门2驶出（如图8所示）。2区基坑施工阶段，主要材料加工场及堆场设置在1区栈桥区域，现场材料 及机械车辆主要从大门1进入，通过1区栈桥运输至施工场地，卸料完成后车辆 经2区西侧栈桥由大门2驶出（如图9所示）。3.6基坑变形监测本项目基坑开挖深度深，周边环境保护要求高，每个分基坑安全等级与环境 等级均不同，除需对基坑施工阶段进行监测外，还需对周边的环境保护对象进行 重点保护监测，其监测结果能够指导基坑工程的信息化施工，确保基坑工程的安 全和周边环境的保护达到要求。监测采用工程测量、工程测试及目测三种手段

14、相 结合的方法进行，并对相关数据进行综合分析，排除外界因素和监测系统的偶然 性误差，从而提供可靠的、科学的监测数据。根据本工程性质，本次监测工作主要由周边环境监测和基坑本体监测两部分 构成，具体主要监测项目及数量如表2所示。4实施效果分析最终，通过上述针对围护施工控制、基坑变形控制、场布交通组织的关键技 术分析与执行，本工程基坑挖土效率显著提高，缩短每一分块施工速度。最终， 基坑围护、周边高架、居民楼及周围管线的变形得到有效控制。项目实施策划阶 段，运用深基坑计算分析软件对基坑进行建模计算分析，基坑围护地墙最大累计 变形值约28.8mm，最终实际监测最大累计变形值为32.68mm，基坑整体变形控 制在合理范围内，局部区域变形略超控制目标值，但对周边环境未产生较大影响。 各监测项目变形较大点位数据分析如表3所示。表3变形较大点位监测数据分析表5结语本工程从桩基围护施工开始至地下结构施工完成，现场平稳有序的开展，围 护及周边环境的变形得到了很好的控制，主要得益于前期工程难点的分析准备， 应对措施和方案的详细策划、过程的监控和纠偏的及时，通过上述的措施，很好 完成了该特殊