馬輝

（上海外高橋集團(tuán)股份有限公司森蘭置地分公司，上海200137）

1 引言

超大超深基坑工程的設(shè)計(jì)施工方法有順作法和逆作法2種。順作法作為一種常規(guī)的施工方法，優(yōu)點(diǎn)是出土及地下結(jié)構(gòu)施工方便；缺點(diǎn)是大量水平臨時(shí)支撐后期需要鑿除，經(jīng)濟(jì)性不佳。逆作法作為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)點(diǎn)是利用主體水平結(jié)構(gòu)作為支撐，支撐剛度大可有效控制變形和提高基坑穩(wěn)定性；節(jié)省大量水平臨時(shí)支撐，經(jīng)濟(jì)性明顯。缺點(diǎn)是地下結(jié)構(gòu)部分墻板柱需二次施工，出土相對不便。

本工程為一商業(yè)項(xiàng)目（以下稱“D4-3 項(xiàng)目”）與緊鄰的地下連通道項(xiàng)目（以下稱“連通道項(xiàng)目”），2 個項(xiàng)目共坑，中間無分隔措施，合在一起同步進(jìn)行施工?；用娣e32 100m2，總延長760m，開挖深度11.70m，屬超大深基坑工程。D4-3 項(xiàng)目采用周邊臨時(shí)圍護(hù)體系結(jié)合坑內(nèi)水平框架體系的半逆作法圍護(hù)設(shè)計(jì)。連通道項(xiàng)目采用2 道混凝土臨時(shí)支撐的順作法圍護(hù)設(shè)計(jì)。

2 工程概況

2.1 建筑概況

D4-3 項(xiàng)目建筑面積80 699m2。地上建筑面積33 656m2，包括6 棟3～4 層商業(yè)樓。地下建筑面積47 043m2，包括2 層整體地下室，層高均為6.0m，埋深12.30m，部分用作人防，平時(shí)用作車庫。結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。

連通道項(xiàng)目建筑面積9 079m2，主要用作連接另一商業(yè)項(xiàng)目（下稱“D5-3 項(xiàng)目”）與D4-3 項(xiàng)目的車行連通道、人行連通道及車庫，設(shè)計(jì)為地下1 層，局部2 層，層高為8.4m 和3.6m，埋深7.70～10.80m。結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。

2.2 環(huán)境概況

場地總體環(huán)境如圖1 所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境示意圖

基坑北側(cè)：規(guī)劃河道?；匚鱾?cè)：空地。

基坑?xùn)|側(cè)：蘭谷路，路寬30m，道路以東為D6-5 地塊，目前已完成工程樁的施工?；舆吘€距離東側(cè)紅線約2.3m，距離蘭谷路上管線（給水電信路燈等）4.1～6.8m，其余管線在1 倍開挖深度以外。蘭谷路東北側(cè)處為人工湖橋，在橋面及河底有較多管線，基坑與橋梁邊線約10.3m。

基坑南側(cè)：在建D5-3 項(xiàng)目，采用框架逆作工藝，正在土方開挖。本工程在D5-3 項(xiàng)目基坑底板完成后進(jìn)行基坑開挖。

2.3 工程地質(zhì)條件

2.3.1 場地地層構(gòu)成與特征

本工程基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)深度范圍內(nèi)主要由黏性土、粉性土組成。第①1 層雜填土；第①2 層灰黑色浜底淤泥；第②層褐色～灰黃色粉質(zhì)黏土；第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏質(zhì)粉土；第④層灰色淤泥黏土；第⑤1 層灰色黏土；第⑤2 層灰色黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土；第⑤3 層灰色粉土黏土夾黏質(zhì)粉土，分布于古河道區(qū)域，局部⑤2 層分布較厚處缺失；第⑤4 層綠色粉土黏土，古河道區(qū)域局部分布；第⑥層暗綠色粉質(zhì)黏土。

2.3.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告，勘察區(qū)域存在潛水及承壓水：潛水埋深一般為地表下0.3～1.5m；場地勘察深度內(nèi)有第⑤2 層的微承壓水及第⑦層的承壓水，其埋深最淺在離地面約26.0m 和30.0m以下。

2.3.3 不良地質(zhì)情況

根據(jù)勘察報(bào)告，本場地基坑范圍內(nèi)局部有明浜分布，水深約0.50～1.00m，浜底淤泥厚度約0.80～1.70m。連通道場地內(nèi)有暗浜分布，寬約6～14m，最大埋深約2.80m；本場地的第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土層夾薄層狀粉性土、粉砂，對基坑開挖不利。

3 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 基坑設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)DG/TJ 08-61—2018《基坑工程技術(shù)規(guī)范》，本工程基坑開挖深度約11.70m，基坑自身安全等級為一級?；?xùn)|側(cè)蘭谷路處（除連通道區(qū)域外）環(huán)境保護(hù)等級定為二級，其余區(qū)域周圍環(huán)境保護(hù)等級定為三級。

3.2 圍護(hù)方案選型

3.2.1 基坑工程特點(diǎn)

1）基坑本身的特點(diǎn)。本工程基坑形狀呈不規(guī)則矩形，東西向最大長度約193m，南北向長度約190m，基坑雙向長度較長，對于變形控制不利；由于基坑面積大，基坑底部土體較易產(chǎn)生較大程度的隆起，導(dǎo)致基坑內(nèi)部立柱上浮，并增大基坑外側(cè)土體沉降；基坑南側(cè)的D5-3 項(xiàng)目，采用灌注樁+結(jié)構(gòu)框架逆作工藝，正在進(jìn)行基坑的開挖。

2）連通道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。D5-3 項(xiàng)目與D4-3 項(xiàng)目之間采用地下連通道進(jìn)行連接。地下連通道結(jié)構(gòu)為一層結(jié)構(gòu)，層高8m（見圖2），在中心區(qū)域30m 寬度內(nèi)為局部2 層結(jié)構(gòu)（見圖3）。由于連通道位于市政道路下，頂板與地面間存在4m 的覆土厚度，故該通道頂板呈斜板。

圖2 地下連通道南北向剖面示意圖

圖3 地下連通道東西向剖面示意圖

3.2.2 總體方案選型

綜上，對本基坑工程采用以下設(shè)計(jì)：

1）D4-3 項(xiàng)目：采用半逆作法的設(shè)計(jì)，旋挖灌注樁結(jié)合三軸攪拌樁止水帷幕+周邊環(huán)板、中間結(jié)構(gòu)水平框架體系逆作的圍護(hù)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)框架逆作完成后進(jìn)行結(jié)構(gòu)外墻及部分板的澆筑，主樓共設(shè)置2 道混凝土水平支撐系統(tǒng)，其中，第1 道混凝土支撐系統(tǒng)對應(yīng)地下室結(jié)構(gòu)B0 板，第2 道混凝土支撐對應(yīng)地下室結(jié)構(gòu)B1 板。

2）連通道項(xiàng)目：連通道區(qū)域由于為1 層地下室，且頂板為斜板，故該區(qū)域采用順作法的設(shè)計(jì)，采用2 道鋼筋混凝土水平臨時(shí)支撐作為傳力體系，一端與D4-3 項(xiàng)目的水平支撐相對應(yīng)，另一端撐在D5-3 項(xiàng)目壓頂梁及圍檁處。第1 道、第2 道支撐平面布置圖如圖4 和圖5 所示。

圖4 第1 道支撐平面布置圖

圖5 第2 道支撐平面布置圖

3.3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)

3.3.1 圍護(hù)體系

1）基坑普遍側(cè)

由于基坑除東側(cè)外環(huán)境保護(hù)等級較低，故基坑普遍側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用φ1 000mm@1 200mm 旋挖成孔灌注樁加φ850mm@600mm 三軸水泥土攪拌樁止水帷幕，旋挖樁內(nèi)邊與外墻留設(shè)約1.6m 間距?；游鱾?cè)旋挖成孔灌注樁有效長度28.25m，插入基底以下17.5m，如圖6 所示。

2）東側(cè)臨近引橋處

東側(cè)蘭谷路上的人工湖橋，引橋部分有一定高差，對基坑產(chǎn)生一定的附加荷載。故在該側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1 250mm@1 450mm 鉆孔灌注樁加φ850mm@600mm 三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。鉆孔灌注樁有效長度27.25m，插入基底以下16.5m。在臨近引橋處增設(shè)一道斜拋鋼管支撐，該處中心底板完成后架設(shè)拋撐，最后開挖支撐下方土體，如圖7 所示。

圖6 普遍側(cè)剖面

圖7 近橋梁處剖面

3.3.2 支撐系統(tǒng)

支撐系統(tǒng)包括框架支撐和連通道臨時(shí)支撐體系2 部分。

1）框架支撐，利用結(jié)構(gòu)框架設(shè)2 道水平支撐如表1 所示。

表1 框架支撐結(jié)構(gòu)

2）連通道臨時(shí)支撐體系如表2 所示。

表2 連通道臨時(shí)支撐體系

3.3.3 立柱和立柱樁

框架逆作時(shí)采用“一柱一樁”施工工藝，在基坑施工時(shí)在結(jié)構(gòu)柱位設(shè)置鋼立柱，立柱樁利用工程樁，部分臨時(shí)支撐采用新增立柱樁。非棧橋區(qū)鋼立柱采用4L160mm×16mm，截面為460mm×460mm，立柱樁采用φ800mm 鉆孔樁；棧橋區(qū)鋼立柱采用4L180mm×16mm，截面為480mm×480mm，立柱樁采用φ800mm 鉆孔樁，頂部擴(kuò)徑至φ850mm，鋼立柱在結(jié)構(gòu)逆作完成后外包混凝土形成勁性柱。

4 基坑工程施工方案

4.1 施工步驟

施工步驟包括以下幾步：

1）施工D4-3 項(xiàng)目、連通道區(qū)域立柱樁、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及地基加固。待達(dá)到強(qiáng)度后，D4-3 項(xiàng)目逆作施工，整體開挖至-3.200m標(biāo)高，連通道區(qū)域暫不開挖。

2）D4-3 項(xiàng)目盆邊留土30m，二級放坡開挖至-7.750m，盆中區(qū)域搭設(shè)排架進(jìn)行B1 板施工。

3）D4-3 項(xiàng)目盆中結(jié)構(gòu)B1 板框架結(jié)構(gòu)完成后，進(jìn)行盆中區(qū)域B1板上方及周邊B0 層結(jié)構(gòu)施工，B0層結(jié)構(gòu)采用間隔跳挖的方式；連通道區(qū)域需待D5-3 項(xiàng)目底板完成后，開挖土方施工第一道支撐，與D4-3 項(xiàng)目B0 層結(jié)構(gòu)對應(yīng)。

4）D4-3 項(xiàng)目待B0 板框架結(jié)構(gòu)逆作完成后，進(jìn)行周邊B1 板土方開挖及框架結(jié)構(gòu)逆作施工，周邊B1 層結(jié)構(gòu)采用間隔跳挖方式；連通道區(qū)域，開挖施工第2 道支撐，與D4-3 項(xiàng)目B1 層結(jié)構(gòu)對應(yīng)。

5）待第2 道框架支撐及臨時(shí)支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，D4-3 項(xiàng)目及連通道區(qū)域基坑周邊留設(shè)20m 平臺，中部基坑2 級放坡開挖至-13.300m，底板結(jié)構(gòu)施工。

6）待中部基坑底板結(jié)構(gòu)施工完成后，進(jìn)行邊坡區(qū)域開挖及底板施工，采用間隔跳挖的方式。其中D5-3 項(xiàng)目與連通道交界處，攪拌樁鑿至底板換撐下50cm，并用中粗砂回填，底板換撐預(yù)留鋼筋接頭及止水帶。

7）待底板全部形成后，D4-3 項(xiàng)目自下而上施工B2 層柱墻，拆除連通道區(qū)域第2 道臨時(shí)支撐并進(jìn)行連通道區(qū)域局部B1層結(jié)構(gòu)施工。在局部1 層結(jié)構(gòu)區(qū)域設(shè)置斜拋撐換撐（連通道東西兩側(cè)），連通道區(qū)域與D5-3 項(xiàng)目交界處梁板內(nèi)設(shè)置型鋼換撐，撐于封堵墻處。

8）D4-3 項(xiàng)目B2 層柱墻完成，連通道區(qū)域待B1 層結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度后，分段拆除連通道與D5-3 間封堵墻，預(yù)留部分圍護(hù)樁作為立柱樁，兩側(cè)結(jié)構(gòu)對接。

9）D4-3 項(xiàng)目B1 層柱墻完成，連通道區(qū)域待B1 層換撐結(jié)構(gòu)形成并達(dá)到強(qiáng)度后，分段拆除第1 道臨時(shí)支撐（僅拆除與5-3 項(xiàng)目壓頂連接處桿件，東西方向?qū)伪Ａ簦M(jìn)行B0 層斜向梁板施工。

10）鑿除連通道與D5-3 項(xiàng)目封堵墻至換撐下50cm，中粗砂回填后進(jìn)行底板結(jié)構(gòu)連接；連通道區(qū)域待頂板完成達(dá)到強(qiáng)度后，拆除剩余第1 道臨時(shí)支撐。

4.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.2.1 柱與梁板鋼筋、混凝土澆筑

D4-3 項(xiàng)目采用“一柱一樁”施工，挖土后在柱頂部加設(shè)錨筋，然后進(jìn)行梁板施工，施工梁板結(jié)構(gòu)時(shí)在柱位置預(yù)留柱插筋及混凝土澆搗孔。地下一層以下各層逆作挖土至樓板下方澆搗好墊層后，在立柱上按設(shè)計(jì)要求施焊鋼牛腿，完成后，施工本層托梁以及其他梁和板，并在柱位置預(yù)留柱插筋及混凝土澆搗孔。格構(gòu)柱通過設(shè)在梁上的預(yù)留澆灌孔進(jìn)行混凝土澆筑，如圖8 所示。

4.2.2 側(cè)墻與樓板連接

順作側(cè)墻澆搗筑混凝土?xí)r，在樓板與側(cè)墻連接處預(yù)留澆筑側(cè)墻混凝土的澆灌口，混凝土應(yīng)添加膨脹劑以減少收縮，為使外墻混凝土澆筑密實(shí)可做出一假牛腿，混凝土從墻頂部的側(cè)面入模，混凝土硬化后可鑿去?？紤]剛澆筑混凝土的收縮，在結(jié)合面處易出現(xiàn)縫隙。為此，在結(jié)合面處預(yù)留若干壓漿孔，用壓力灌漿方法消除縫隙，保證構(gòu)件連接處的密實(shí)性，如圖9 所示。

圖8 地下室結(jié)構(gòu)柱預(yù)留澆搗孔示意圖

圖9 地下室外墻 側(cè)向澆搗示意圖

4.2.3 格構(gòu)柱的拆除

由于逆作施工中，結(jié)構(gòu)荷載主要由插入樁中的鋼立柱承受，在柱、剪力墻置換工作完成后，受力構(gòu)件將轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)柱與剪力墻，在鋼立柱與結(jié)構(gòu)柱的置換工作中，勢必將引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力的重分布。為避免因內(nèi)力重分布而對結(jié)構(gòu)造成損傷，鋼立柱拆除順序：先地下2 層，然后逐層依次拆除，從周圍向中間對稱拆除。

5 基坑監(jiān)測

本項(xiàng)目于2015 年6 月開始首層土開挖，2016 年1 月底大底板澆筑完成，2016 年10 月頂板澆筑完畢。在整個基礎(chǔ)施工過程中，施工單位始終對保護(hù)周邊環(huán)境非常重視，根據(jù)監(jiān)測信息及時(shí)調(diào)整了相關(guān)施工工藝，在確?；幼陨戆踩那疤嵯拢畲笙薅鹊貙p小了施工對周邊環(huán)境的影響，收到了良好的效果。雖然大部分監(jiān)測點(diǎn)變化均超過報(bào)警值，但圍護(hù)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，蘭谷路道路及橋梁未受影響，無地下管線損壞。

6 結(jié)語

本工程屬超大超深基坑，2 個項(xiàng)目共坑，同步進(jìn)行施工，中間無分隔措施。其中D4-3 項(xiàng)目采用半逆作法，連通道項(xiàng)目采用順作法，同一基坑中逆順結(jié)合取得了良好的效果，為超大深基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)與施工提供了一個新的解決方案。