上海中環(huán)投資開發(fā)集團(tuán)有限公司 上海 200060

1 工程概況

?？谥协h(huán)國(guó)際廣場(chǎng)項(xiàng)目位于海口市濱海大道南側(cè)，國(guó)貿(mào)三橫路東側(cè)，位于?？谑兄行腃BD區(qū)域。原本項(xiàng)目規(guī)劃為28 層商辦綜合樓，于1992年即施工過工程樁、圍護(hù)樁（單軸攪拌樁+鉆孔灌注樁），并局部開挖，第1道支撐的墊層也已經(jīng)做好，后因故停建。上海中環(huán)集團(tuán)2006年收購(gòu)此項(xiàng)目后重新規(guī)劃，新項(xiàng)目建筑面積約10 萬(wàn)m2，高度153 m，地上39 層，地下3 層。地上1～4層為裙房，為金融商業(yè)，5～22層為5A甲級(jí)寫字樓，23～39層為超五星級(jí)酒店。地下3層，為汽車庫(kù)和設(shè)備用房?？紤]到基坑老圍護(hù)施工年代久遠(yuǎn)，且無(wú)論深度和范圍都有很大變化，因此需重新考慮圍護(hù)方案。

1.1 周邊環(huán)境

項(xiàng)目地處?？谑泻诵膮^(qū)域，周邊環(huán)境比較復(fù)雜。北側(cè)緊鄰濱海大道，下面有多條重要市政管線；東側(cè)緊鄰寶華海景公寓，寶華海景公寓地上30 層，地下2 層，基礎(chǔ)埋深約8.5 m，與本工程地下室相距10 m；西側(cè)為規(guī)劃中的國(guó)貿(mào)三橫路，路西為南洋大廈，南洋大廈地上28 層，與本工程地下室相距約35 m；南部為拆遷空地和施工臨時(shí)用房。

從以上分析可以看出，在設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的是北側(cè)的市政管線和東側(cè)的超高層。

1.2 地質(zhì)情況

場(chǎng)地表層雜填土為近期堆填而成，其下為深厚淤泥層②，厚約11.15 m。該土層呈軟塑-流塑狀，強(qiáng)度很低，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力較大。往下土層為粗砂③，層頂深度在地面下13.55 m，該土層正位于大底板底面上下，強(qiáng)度高但透水性大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔水措施應(yīng)穿過該砂層，切斷地下水來(lái)源，否則會(huì)產(chǎn)生坑底涌水、管涌等現(xiàn)象。其下為粉質(zhì)黏土④層，該土層土性較穩(wěn)定，能提供較好的被動(dòng)土壓力。

2 工程重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

（a）新建基坑在東、西、北三側(cè)范圍均要超過老基坑，南側(cè)和西北角局部基本和老基坑一致。從施工成本和進(jìn)度考慮，希望盡可能利用南側(cè)和西北角的老圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但因原老圍護(hù)時(shí)間久遠(yuǎn)，在考慮使用之前必須對(duì)老圍護(hù)的有效性進(jìn)行判定。評(píng)定包括原擋水的攪拌樁和擋土的鉆孔灌注樁。

通過摸底，老的水泥土攪拌樁為單排，系由單軸攪拌機(jī)施工(這種機(jī)械早己淘汰)，未能穿透粗砂層。通過現(xiàn)場(chǎng)抽水現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，老圍護(hù)坑內(nèi)抽水，局部圍護(hù)外地下水亦跟隨下降，表明原有隔水措施失效，需要重新考慮隔水措施。

（b）經(jīng)過對(duì)老的圍護(hù)樁現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣判定，某混凝土的強(qiáng)度為C30，配筋為15 根Φ28 mm圓，通過鋼筋拉拔試驗(yàn)結(jié)果，鋼筋強(qiáng)度滿足2級(jí)鋼的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。由于材料強(qiáng)度和配筋率情況都很好，因此決定對(duì)老鉆孔灌注樁加以利用。但由于新基坑的深度比老基坑要深很多，因此必須按照目前的深度和支撐條件進(jìn)行驗(yàn)算。原D800 mm@1 000 mm鉆孔樁的容許彎矩是880 kN·m，在設(shè)有3 道支撐情況下，鉆孔樁的計(jì)算彎矩將達(dá)1 498 kN·m，抗彎強(qiáng)度明顯不足，因此，在老鉆孔樁自身無(wú)法增強(qiáng)的情況下，最經(jīng)濟(jì)的辦法是在老鉆孔樁內(nèi)側(cè)補(bǔ)打鉆孔樁，并在樁頂通過混凝土承臺(tái)與第1道混凝土支撐連系起來(lái)。

（c）本項(xiàng)目由于地質(zhì)情況特殊，在靠近基礎(chǔ)底板標(biāo)高附近為第③層粗砂，如果擋水施工質(zhì)量不好，極其容易引起噴砂、管涌現(xiàn)象，為確保施工質(zhì)量，我們特地從上海挑選了經(jīng)驗(yàn)豐富的施工隊(duì)伍，用三軸水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁施工設(shè)備以確保穿過粗砂層，確保擋水效果。

（d）本項(xiàng)目周邊環(huán)境復(fù)雜，為確保臨近建筑及市政管線的安全性，對(duì)控制基坑水平位移的要求非常高。類似項(xiàng)目多采用排樁+內(nèi)支撐或地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐等圍護(hù)方式，而尚無(wú)深基坑采用內(nèi)支撐的先例，同時(shí)土層力學(xué)性質(zhì)參數(shù)很差，施工難度大。

3 圍護(hù)方案設(shè)計(jì)及其優(yōu)化[1-5]

3.1 圍護(hù)方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目深基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)采用技術(shù)上較為先進(jìn)、成本上較經(jīng)濟(jì)的排樁+環(huán)形內(nèi)支撐系統(tǒng)。新增鉆孔樁D950 mm@1 150 mm作支護(hù)土體（不考慮使用老的灌注樁）。新增D900 mm@575 mm旋噴樁隔水，旋噴樁深度應(yīng)穿過粗砂層進(jìn)入④層黏性土內(nèi)一定深度，形成一個(gè)封閉的止水帷幕?？觾?nèi)用真空深井降水，降水到坑底下0.5 m。支撐系統(tǒng)采用3 道鋼筋混凝土支撐，其下設(shè)置鋼立柱。支撐系統(tǒng)由橢圓形環(huán)梁與東西向?qū)谓M成，支撐系統(tǒng)支承于鋼立柱上。鋼立柱插于D800 mm鉆孔樁內(nèi)。為了便于土方開挖，在東、西向?qū)紊显O(shè)置混凝土棧橋，并在坑北側(cè)與南側(cè)各設(shè)置1 個(gè)挖土平臺(tái)。棧橋下鋼立柱之間增設(shè)工字鋼剪刀撐，以保證鋼立柱的穩(wěn)定性（圖1）。

圖1 基坑圍護(hù)平面示意

3.2 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

3.2.1 灌注樁優(yōu)化

在基坑南側(cè)、西北角區(qū)域，新老基坑范圍基本一致，且老的鉆孔樁材料強(qiáng)度和配筋情況還比較樂觀，僅僅是樁身不能滿足最大彎矩，即原有D800 mm@1 000 mm鉆孔樁的容許并彎矩是880 kN·m，而在設(shè)有3 道支撐情況下，圍護(hù)樁的計(jì)算彎矩為1 498 kN·m。由于本項(xiàng)目淺層土層主要是淤泥質(zhì)土，屬軟土地基，故參照上海市的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，把新增樁和老樁結(jié)合部位按照兩樁剛度疊加方法驗(yàn)算。經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化后，在基坑?xùn)|、西、北三側(cè)新增樁仍為 D950 mm@1 150 mm而南側(cè)、西北角新增樁可改為D950 mm@2 300 mm，樁間距為東、西、北三側(cè)的1 倍，強(qiáng)度同樣可以滿足要求，僅此一項(xiàng)可以節(jié)約40 根長(zhǎng)28 m D950 mm灌注樁。兩種不同類型的基坑剖面見圖 2、圖3所示。

圖2 利用舊有圍護(hù)的南側(cè)和西北角基坑剖面

圖3 東、西、北三側(cè)新擴(kuò)邊的基坑剖面

3.2.2 立柱樁優(yōu)化

由于內(nèi)支撐需要鋼立柱支撐，而鋼立柱又需要立柱樁支撐，所以基坑中新增了98 根立柱樁。由于本項(xiàng)目為樁筏基礎(chǔ)，工程樁以核心筒為中心呈輻射狀滿堂布置，因此應(yīng)盡可能利用工程樁兼做立柱樁，做到兩樁合一。通過和設(shè)計(jì)院、圍護(hù)單位多次溝通協(xié)調(diào)，反復(fù)調(diào)整立柱樁或者工程樁位置及驗(yàn)算，最終明確有 35 根工程樁可以兼做立柱樁。

3.2.3 第3道支撐優(yōu)化

由于甲方設(shè)計(jì)變更，基坑北側(cè)要向下再超挖700 mm，圍護(hù)設(shè)計(jì)單位擬采取降低第3道支撐標(biāo)高的方法來(lái)解決。但是由于降低第3道支撐后和底板板面之間間距小于400 mm，施工空間不足，鋼筋預(yù)留困難，因此建議第3道圍檁做成梯形狀（圖4）。這樣既能減小第3道支撐和坑底的間距，以減小因超挖帶來(lái)的不利影響，同時(shí)也不影響施工操作面。與此同時(shí)，采取混凝土澆筑底板時(shí)候一直澆搗到圍護(hù)樁的施工措施。綜合這兩項(xiàng)措施，經(jīng)過計(jì)算可以滿足要求。通過實(shí)際觀察，該處樁身變形亦屬于正常范圍，說明采取的措施是有效的。

圖4 第3道支撐圍檁的斷面設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.2.4 降水措施優(yōu)化

根據(jù)海南地質(zhì)特點(diǎn)和當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，建議降水從真空深井改為自流深井降水。理由如下：該場(chǎng)地下存在一層較厚淤泥層，其土層中水體流動(dòng)性較好，另外考慮到本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的隔水旋噴樁己穿過粗砂層，自流深井可以達(dá)到降水目的。經(jīng)過項(xiàng)目實(shí)際檢驗(yàn)，經(jīng)過自流井降水后挖出的土干燥性比較好，說明當(dāng)初的判斷還是正確的。

4 基坑施工

4.1 圍護(hù)樁及內(nèi)支撐施工

本項(xiàng)目由于工期較緊，采用灌注樁、旋噴樁和內(nèi)支撐平行施工。灌注樁施工又分為2 部分，一部分是周邊的灌注樁，另一部分是立柱樁，打樁完畢后坑外開始做旋噴樁，坑內(nèi)開始做內(nèi)支撐。由于老基坑部分土體已經(jīng)開挖，而第1道支撐標(biāo)高基本和自然地坪齊平，因此局部地區(qū)還要搭腳手架做第1道水平支撐。在第1道支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后再向下開挖到第2道支撐標(biāo)高。在第2道支撐達(dá)80%強(qiáng)度后開挖到第3 道支撐標(biāo)高，方法同上。第3道支撐達(dá)80%強(qiáng)度后開挖到坑底標(biāo)高，并立即分塊澆筑墊層，盡快澆筑底板，底板四周傳力帶可與底板一起澆筑。

由于挖土和做支撐基本上依次進(jìn)行，故在施工總的原則上遵循分塊挖土、一旦開挖后及早形成支撐受力體系。在開挖順序上應(yīng)先開挖角撐部位土體，再開挖對(duì)撐下土體，挖開1 塊澆筑1 塊，整個(gè)支撐結(jié)構(gòu)分成6 塊澆筑，接頭處留有后澆帶，待支撐混凝土收縮完成后用微膨脹混凝土灌注后澆帶。

4.2 支撐拆除

3 道混凝土支撐時(shí)采用了2 種拆除方案。第1道支撐拆除采用機(jī)械人工拆除。考慮到第2道以及第3道支撐位于坑下，采用爆破拆除對(duì)周邊影響小，且條件允許，因此采用靜態(tài)爆破+機(jī)械拆除。

在支撐拆降前，在底板四周應(yīng)澆筑混凝土傳力帶到圍護(hù)樁，采用磚胎模，磚胎模比基礎(chǔ)表面低300 mm，基礎(chǔ)與傳力帶同時(shí)澆筑完成，故傳力帶混凝土強(qiáng)度與基礎(chǔ)混凝土同標(biāo)號(hào)。在傳力帶養(yǎng)護(hù)5 d后可鑿除第3道支撐；地下2層結(jié)構(gòu)層完成且四周澆筑鋼筋混凝土傳力短梁抵住圍護(hù)結(jié)構(gòu)，遇有樓板坡道開孔處，再加鋼支撐傳力，然后可鑿除笫2道支撐；地下1層結(jié)構(gòu)層完成且四周澆筑鋼筋混凝土傳力短梁抵住圍護(hù)結(jié)構(gòu)，遇有樓板坡道開孔處，亦用鋼支撐傳力，然后可鑿除笫1道支撐及棧橋；

4.3 基坑監(jiān)測(cè)

為確?；影踩竟こ滩扇∫孕畔⒒绞街笇?dǎo)施工，及時(shí)反饋基坑及周邊環(huán)境變形的信息。施工過程中主要對(duì)灌注樁測(cè)斜、樁頂水平位移和沉降、坑外水位，通過預(yù)埋應(yīng)變探測(cè)片測(cè)量支撐軸力、周邊建筑物沉降和傾斜、周邊市政道路路面沉降等進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)根據(jù)施工工況，按土方開挖前到回填結(jié)束后1 次/d標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，當(dāng)監(jiān)測(cè)值的日變化量較大、監(jiān)測(cè)值達(dá)到或接近報(bào)警值或遇到不良天氣狀況時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加密。監(jiān)測(cè)期間一旦達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)警值立即報(bào)告。經(jīng)監(jiān)測(cè)，本項(xiàng)目各項(xiàng)指標(biāo)正常，均在設(shè)計(jì)可控制范圍之內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目基坑平均挖深為14.5 m，且臨近城市主干道，周圍管線密布，若按照?？谑挟?dāng)?shù)爻Ｒ?guī)做法采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索，安全隱患極大，無(wú)法保證基坑自身安全和周邊環(huán)境安全。后通過方案比選和優(yōu)化，選擇了技術(shù)先進(jìn)的排樁+水平環(huán)梁內(nèi)支撐擋土、旋噴樁止水，從工程實(shí)踐來(lái)看，這一方案改善了圍護(hù)樁的受力性能，減小了基坑的變形，較好地解決了周邊環(huán)境的特殊要求，同時(shí)為土方開挖創(chuàng)造了良好的條件，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)、施工單位都具有一定的借鑒意義。