浙江中成建工集團(tuán)有限公司 上海 200443

1 工程概況

蘇州某大酒店場地位于蘇州市相城區(qū)，在相城大道和華元路交匯處的西北側(cè)，占地面積24 829 m2；建筑面積129 078.36 m2。由4 層裙房(商場、高24.6 m)、33 層的酒店及辦公（高152.7 m）、9 層商務(wù)酒店（高38.05 m）組成；地下1層為商場，地下2層為機(jī)動車停車庫。

工程地下室整體呈矩形，東西長約145.5 m，南北長約152.15 m，基坑開挖深度約9 m，電梯井落深處開挖深約11.7 m?；觽?cè)壁的安全等級為二級，局部為一級，環(huán)境保護(hù)等級為二級。

以基坑圍護(hù)邊線與地下室外墻距離控制在0.8 m為依據(jù)，北側(cè)圍護(hù)邊線距用地紅線約3.4 m，距服裝城K樓最近約12.9 m，距服裝城E區(qū)最近約16.4 m；西側(cè)基坑圍護(hù)邊線距用地紅線最近約2.9 m，距瀑布大廈地下車庫邊線最近約29 m；南側(cè)基坑圍護(hù)邊線距用地紅線約6.5 m，且在距基坑圍護(hù)邊線6.2～8.6 m、深度2.5 m范圍內(nèi)分別埋有污水管、光纜、通信管線等重要城市基礎(chǔ)設(shè)施；東側(cè)基坑圍護(hù)邊線距用地紅線約8.5 m，如圖1所示。

圖1 工程周邊環(huán)境

本工程場地地貌類型屬古澙湖堆積水網(wǎng)平原類。場地土層自上而下依次為：①雜填土，平均厚1.1 m，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)性差；②1褐黃色粉質(zhì)黏土，平均厚2.1 m，可塑狀態(tài)，工程性質(zhì)較好；②2灰黃色粉質(zhì)黏土，平均厚1.2 m，軟塑-可塑狀態(tài)，工程性質(zhì)較好；③1粉土，平均厚2.7 m，松散狀態(tài)；③2粉土夾粉砂，平均厚6.4 m，稍密狀態(tài)，地下車庫底板置于該層；④褐灰色粉質(zhì)黏土，平均厚5.4 m。

2 基坑圍護(hù)選型

2.1 基坑圍護(hù)選型需考慮的因素

通過對地質(zhì)條件及周圍環(huán)境分析，本工程基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案中必須考慮以下因素：

（a）周圍環(huán)境對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗土體變形的能力要求比較高；

（b）由于基坑較深，且場地狹小，西北側(cè)均有高層建筑，東南側(cè)有交通道路及地下管線，必須考慮支撐體系來抵御基坑變形和減少放坡占用場地；

（c）基坑圍護(hù)方案必須能夠?qū)Φ叵聺撍拔⒊袎核M(jìn)行有效的阻擋，以利于基坑降水，保證正常施工；

（d）業(yè)主工期要求比較緊，且能夠承受的基坑圍護(hù)成本有限。

2.2 圍護(hù)方案的選定

通過對現(xiàn)行常用圍護(hù)擋土結(jié)構(gòu)及支撐體系進(jìn)行分析和比較，最終采用SMW工法+1 道圓環(huán)桁架支撐輔以角撐的圍護(hù)形式。與其他圍護(hù)形式相比，該支護(hù)形式具有對周邊建筑物、管線影響小，對環(huán)境污染小，能適應(yīng)絕大多數(shù)地層（特別是軟土地區(qū)），工期短、造價(jià)低的優(yōu)勢。

基坑支護(hù)形式具體方案為：護(hù)壁結(jié)構(gòu)采用Φ850 mm三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插700 mm×300 mm×13 mm×24 mm的H型鋼的SMW工法作為擋土止水體系。水泥攪拌樁水泥摻量為水泥摻入比20%， 水灰比1.5～2.0；型鋼布置北側(cè)建筑附近地區(qū)采用密插和插二跳一形式，西側(cè)基坑落深區(qū)域采用插二跳一，其余型鋼布置采用插一跳一形式（圖2）。內(nèi)支撐為鋼筋混凝土圓環(huán)桁架支撐，圓環(huán)Φ125 m，環(huán)形支撐截面尺寸為1 400 mm×1 000 mm，頂圈梁截面尺寸為1 100 mm×800 mm，主支撐截面尺寸為1 000 mm×700 mm。立柱樁采用Φ800 mm鉆孔灌注樁，基坑開挖面以上鋼格構(gòu)立柱由450 mm×450 mm組成；棧橋平臺下鋼格構(gòu)立柱由450 mm×450 mm組成。集水井及電梯井等局部深坑以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)等區(qū)域采用3Φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁進(jìn)行加固，加固形式為格柵式，水泥摻量坑底以下20%，坑底以上10%（圖3）。

圖2 型鋼布置節(jié)點(diǎn)

圖3 基坑圍護(hù)支撐剖面

3 基坑（圍護(hù)）施工難點(diǎn)及特點(diǎn)

（a）業(yè)主對工期的要求比較緊，坑內(nèi)土方開挖（土方量約18.5萬m3）及坑內(nèi)支撐拆除可能占用有效工期較長，施工方案及施工組織是否得當(dāng)將是影響總工期的關(guān)鍵因素。

（b）場內(nèi)地層中存在孔隙潛水及承壓水，地下水位埋深0.60 m，其中③1、③2層為微承壓水含水層，在水頭差的作用下極易產(chǎn)生坍塌、流砂、管涌現(xiàn)象，對基坑開挖圍護(hù)極為不利。

（c）地質(zhì)報(bào)告顯示坑底以下8 m處的⑥層存在承壓水，為防止承壓水水頭對坑底土體產(chǎn)生隆起效應(yīng)，除對坑內(nèi)部分基底土體進(jìn)行加固外，還需結(jié)合開挖工況，進(jìn)行按需減壓降水。

（d）坑內(nèi)土方開挖平面要分區(qū)對稱，立面要分層，使每次土方開挖面呈水平下降，保證圓環(huán)桁架支撐受力與設(shè)計(jì)工況相符。

（e）基坑內(nèi)僅設(shè)1 道水平支撐，與開挖面的最大距離達(dá)8.1 m，開挖時(shí)不但要分層還要合理安排挖土方式，充分利用時(shí)空效應(yīng)使支護(hù)樁的變形趨于最小。

（f） 合理設(shè)置出土棧橋及出土坡道，為土方車進(jìn)入坑內(nèi)進(jìn)行規(guī)模化出土創(chuàng)造條件，達(dá)到加快施工進(jìn)程的目的。

4 主要實(shí)施方案[1-7]

4.1 基坑降水

（a）基坑降水方案：基坑內(nèi)共設(shè)置52口Φ650 mm疏干管井、2口Φ800 mm降壓井。疏干井在基坑開挖前30 d開始布置，井深16 m，進(jìn)入坑底以下6 m，運(yùn)行10 d后開始挖土，過程中持續(xù)降水，確保坑內(nèi)水位施工維持在每層開挖面下1 m以內(nèi)。

（b）因⑥層存在承壓水，故除對坑內(nèi)部分基底土體進(jìn)行加固外，在基坑內(nèi)主樓位置布置2 口減壓井，進(jìn)入坑底以下6 m，結(jié)合監(jiān)測結(jié)果，進(jìn)行按需減壓降水，防止承壓水水頭對基坑底土體產(chǎn)生的隆起效應(yīng)。

（c）在基坑內(nèi)、外布置水位觀測井，根據(jù)地下水位監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)降水運(yùn)行。

4.2 土方開挖

本工程開挖總土方量約18.5 萬m3。結(jié)合基坑圍護(hù)形式與周邊環(huán)境的特點(diǎn)，本工程的挖土方案擬定為平面分區(qū)、豎向分層、均勻?qū)伍_挖；圓環(huán)支撐南側(cè)設(shè)1 座棧橋，并將出土坡道引入坑內(nèi)。

根據(jù)支撐布置及利用時(shí)空效應(yīng)的原則，土方在平面上分3 個(gè)區(qū)、豎向分3 層進(jìn)行開挖，每層開挖方法依次為島式開挖、盆式開挖、島式開挖。

（a）第一層土方采用島式開挖，一次挖至支撐底部標(biāo)高即-4.65 m，先形成水平支撐減少基坑變形。平面分3 個(gè)區(qū)域開挖，如圖4所示：先開挖區(qū)域①，隨即進(jìn)行區(qū)域①范圍的混凝土支撐施工；再開挖區(qū)域②，隨即進(jìn)行區(qū)域②范圍的混凝土支撐施工，最后開挖區(qū)域③。

圖4 土方開挖分區(qū)平面

（b）第二層土方開挖采用盆式開挖，挖至-8.50 m，以充分利用周邊反壓土的抗力減緩支護(hù)樁向坑內(nèi)變形。先開挖中部區(qū)域③，然后用WY60小挖機(jī)在支撐下（區(qū)域①、②）分區(qū)、對稱挖土，并轉(zhuǎn)移到區(qū)域③，由PC200挖機(jī)裝載到自卸汽車運(yùn)出基坑。

（c）第三層土方采用島式開挖，直接開挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高，以便及時(shí)施工基坑四周的基礎(chǔ)底板，對支護(hù)樁起1 道地?fù)蔚淖饔?，減小樁體變形。同樣分3 個(gè)區(qū)域進(jìn)行開挖，先分區(qū)、對稱地開挖區(qū)域①、②，再開挖區(qū)域③，各區(qū)域當(dāng)挖到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高后立即進(jìn)行墊層及基礎(chǔ)底板的施工。

最后土方收尾時(shí)設(shè)1 臺長臂挖機(jī)和1 臺WY40型挖機(jī)接力進(jìn)行。WY40型挖機(jī)將坑內(nèi)剩余土方集中在棧橋平臺邊形成土堆，由長臂挖機(jī)將剩余大部分土方運(yùn)出坑外。長臂挖機(jī)能力范圍以外的少量土方，由WY40挖機(jī)配合人工裝入吊斗，用塔吊吊出基坑。最后由WY40挖機(jī)用塔吊吊出基坑。

挖土階段豎向施工順序?yàn)椋褐ёo(hù)外硬地面施工→第一層土開挖、圍護(hù)樁鑿樁、降水施工→第一道支撐圍檁、鋼筋混凝土支撐施工（包括棧橋）→第二層土開挖→第三層土開挖、墊層、大底板施工。

5 方案實(shí)施效果

本工程基坑采用SMW工法+1 道圓環(huán)桁架支撐輔以角撐的圍護(hù)形式，按計(jì)劃合理組織施工，使本工程在地下施工階段坑壁安全、對周圍環(huán)境的影響、基坑變形控制、工期控制及成本控制方面都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，應(yīng)用非常成功。具體實(shí)施效果如下：

（a）從基坑開挖一直到圍護(hù)支撐拆除，基坑安全穩(wěn)定，坑壁內(nèi)側(cè)大部分壁面干燥，滲點(diǎn)極小。

（b）從支撐下土方開挖到基礎(chǔ)底板澆筑完成歷時(shí)53 d，期間監(jiān)測頻率1 次/d。據(jù)監(jiān)測，基坑在各種工況下，圍檁最大水平位移32 mm，小于設(shè)計(jì)要求的40 mm或突然加快＞3 mm/d；坑外地下水位最大下降0.8 m，小于設(shè)計(jì)要求的1.0 m或200 mm/24 d；水平支撐軸力隨基坑開挖波動上升，最大軸力主撐5 300 kN，小于設(shè)計(jì)要求的8 000 kN；環(huán)形撐11 600 kN，小于設(shè)計(jì)要求的15 000 kN。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，SMW工法在本工程中應(yīng)用是成功的。

（c）由于超大圓環(huán)支撐形成的敞開空間給土方開挖創(chuàng)造了便利條件，使得挖土階段工期比計(jì)劃縮短了6～8 d；同時(shí)采用爆破的方式進(jìn)行支撐拆除，計(jì)劃從具備拆除條件至拆除完成需要10～12 d，由于組織得當(dāng)，實(shí)際僅用了8 d?？傮w上節(jié)約工期10～12 d，為以后各節(jié)點(diǎn)工期達(dá)到計(jì)劃要求贏得了先機(jī)。

（d）圍護(hù)墻體采用SMW工法，就地加固原土的方式，一次成墻，故施工工藝簡單，效率高，工期短，并且無泥漿污染，同時(shí)型鋼回收，造價(jià)可大為降低。經(jīng)與鉆孔樁排式地下連續(xù)墻相比，可節(jié)省費(fèi)用30%～40%，整體圍護(hù)工程可節(jié)省造價(jià)20%左右。

6 結(jié)語

由于每個(gè)深基坑工程自身的地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件及工期要求等均不相同， 因此研究如何根據(jù)項(xiàng)目自身特點(diǎn)和要求，合理地選擇基坑支護(hù)方案，制定與之配套的施工方法，做到既經(jīng)濟(jì)、安全，又提升工程進(jìn)度，就顯得非常迫切和實(shí)用。本工程結(jié)合業(yè)主對基坑圍護(hù)造價(jià)的控制、場地相對寬松、地質(zhì)條件較好和基坑形狀比較規(guī)整等特點(diǎn)，通過合理選型、充分利用時(shí)空效應(yīng)，科學(xué)組織施工，降低了基坑圍護(hù)工程造價(jià)、滿足了工期要求。且在±0.00 m以下施工階段，基坑安全穩(wěn)定，基坑變形控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的最佳組合，圍護(hù)工程設(shè)計(jì)和施工取得成功，可供類似工程的設(shè)計(jì)、施工參考和借鑒。