楊永寧，徐紅海，高順成（上海建工五建集團(tuán)有限公司， 上海 200062）

1 工程概況

1.1 建筑結(jié)構(gòu)

滬蘇大豐產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)集聚區(qū)園區(qū)產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心建設(shè)項(xiàng)目位于江蘇省鹽城市大豐園區(qū)內(nèi)，北臨新華大賽河及 40 m 寬通港大道，南臨 20 m 寬在建臨港路，西臨 30 m 寬海豐路，東側(cè)為農(nóng)田，現(xiàn)為荒地。

工程建設(shè)總用地面積 18767.00 m2，基坑面積 15200.00 m2，建筑總面積 43097.97 m2，其中地上 29274.52 m2，地下 13823.45 m2。工程包括 1 棟 11 層 1 號(hào)樓、1 棟 6 層 2 號(hào)樓、1 棟 3 層 3 號(hào)樓以及滿鋪地下 1 層的地下車(chē)庫(kù)。

本工程地下室為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底板厚度為 500～ 700 mm，混凝土 C35；上部為鋼結(jié)構(gòu)。圖 1 為項(xiàng)目平面圖。

圖1 項(xiàng)目平面圖

1.2 基坑地質(zhì)和圍護(hù)

1.2.1 基坑地質(zhì)

建筑場(chǎng)地地處蘇北濱海平原區(qū)，本區(qū)地貌單元為濱海平原。本工程基坑開(kāi)挖深度在 3A 層砂質(zhì)粉土（Q4 m）:灰色，稍密，很濕，局部夾少量黏性土團(tuán)塊，土質(zhì)欠均勻；場(chǎng)區(qū)局部分布，厚度 0～2.50 m，平均 1.48 m；層底標(biāo)高為 －2.90～－1.30 m，平均 －2.18 m；層底埋深 4.50～6.40 m，平均 5.25 m。本工程基坑側(cè)邊深坑開(kāi)挖位于 3A 層砂質(zhì)粉土。

1.2.2 基坑圍護(hù)

本工程基坑安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)為 1.0，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為三級(jí)；地下室普遍開(kāi)挖深 5.2 m，基坑側(cè)邊集水井處挖深 6.55 m，局部電梯井開(kāi)挖 9.15 m。

本基坑北側(cè)、東側(cè)與西側(cè)采用二級(jí)放坡開(kāi)挖，坡面采用內(nèi)置鋼筋網(wǎng)噴射混凝土；南側(cè)距離正在施工的臨港路較近，采用拉森鋼板樁支護(hù)。南側(cè)集水井局部深坑采用水泥攪拌樁加固及鋼沉井護(hù)筒，保護(hù)開(kāi)挖穩(wěn)定性。圖 2 為基坑圍護(hù)平面圖，圖 3 為鋼護(hù)筒沉井位置圖。

圖2 基坑圍護(hù)平面圖

圖3 鋼護(hù)筒沉井位置圖

2 工程難特點(diǎn)分析

2.1 基坑施工要求

本工程基坑面積約 15200 m2，地下室普遍開(kāi)挖深 5.20 m，貼邊集水井處挖深 6.55 m，局部深坑處挖深 9.15 m，屬深基坑項(xiàng)目，尤其在南側(cè)在建臨港路基坑邊坡變形控制要求高。開(kāi)挖深度范圍內(nèi)包含不同土層，土層變化大、開(kāi)挖條件復(fù)雜。

2.2 坑中坑緊鄰基坑側(cè)邊

在基坑南側(cè)有 4 個(gè)坑邊集水井，且緊鄰坑邊，又為坑中坑施工，開(kāi)挖深度 6.55 m，施工風(fēng)險(xiǎn)較大；基坑施工階段實(shí)際的紅線已經(jīng)在計(jì)劃紅線外側(cè)，占用南側(cè)的在建道路人行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道；在建道路與本工程分屬不同項(xiàng)目且在建道路與本工程同步施工。

2.3 多種圍護(hù)形式比選

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，針對(duì)緊鄰在建道路坑中坑的圍護(hù)體系，比選了幾種方案。鋼護(hù)筒沉井有較多優(yōu)勢(shì)，如施工周期短，圍護(hù)施工質(zhì)量容易保證，深坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)較小，施工成本控制有一定優(yōu)勢(shì)等優(yōu)點(diǎn)。鋼護(hù)筒沉井本身的整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直荷載和水平荷載。

3 工藝實(shí)施

3.1 施工流程

鋼護(hù)筒沉井制作→施工放樣與定位→井內(nèi)外降水、排水→鋼護(hù)筒就位→鋼護(hù)筒內(nèi)土方開(kāi)挖→沉井下沉（邊下沉邊觀測(cè)）→糾偏措施→沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高→核對(duì)標(biāo)高、觀測(cè)沉降穩(wěn)定情況→澆筑沉井內(nèi)封底混凝土墊層→沉井內(nèi)結(jié)構(gòu)施工。圖 4 為施工工況，順序（a）～（d）。

圖4 施工工況

3.2 鋼護(hù)筒沉井制作

3.2.1 鋼護(hù)筒沉井制作

（1）材料：5 mm 厚鋼板，16 號(hào)工字鋼。

（2）鋼護(hù)筒沉井內(nèi)部尺寸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際所需大小，四周為每邊 5 根 16 號(hào)工字鋼背楞與上口圍檁 4 根16 號(hào)工字鋼及下口圍檁 4 根 16 號(hào)工字鋼焊接而成，鋼沉井外包 5 mm 厚鋼面板。

（3）鋼護(hù)筒底部由 4 根 16 號(hào)工字鋼水平斜撐支撐，保證沉井底部穩(wěn)定，斜撐與下口圍檁焊接順序可為先在外部將 4 根斜撐切割焊接成需要尺寸，然后平放進(jìn)鋼護(hù)筒并與下口圍檁焊接連接，焊接過(guò)程中需要采用滿焊的方式。

圖5 為鋼護(hù)筒沉井側(cè)面圖，圖 6 為鋼護(hù)筒沉井底部平面圖，圖 7 為鋼護(hù)筒沉井焊接節(jié)點(diǎn)圖。

圖5 鋼護(hù)筒沉井側(cè)面圖

圖6 鋼護(hù)筒沉井底部平面圖

圖7 鋼護(hù)筒沉井焊接節(jié)點(diǎn)圖

3.2.2 施工放樣與定位

（1）在鋼護(hù)筒沉井施工之前，按照?qǐng)D紙所示坐標(biāo)及尺寸，放出沉井邊線，灑灰線標(biāo)明。

（2）并測(cè)設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，作為鋼護(hù)筒沉井施工過(guò)程高程控制依據(jù)。

3.2.3 井內(nèi)外降水、排水

地下水位較高或坑中坑較深時(shí)，采用管井降水。在沉井外設(shè)置管井，安排潛水泵進(jìn)行降排水，必要時(shí)在沉井內(nèi)設(shè)置管井，確保降水高度在沉井底板面 0.5 ～1 m 以下。

3.2.4 鋼護(hù)筒就位

（1）在基坑首層土開(kāi)挖完成，且降水達(dá)到要求后，用吊機(jī)將鋼護(hù)筒吊至已放好線的指定位置。

（2）在吊裝過(guò)程中，需要注意，保證鋼護(hù)筒平穩(wěn)放置就位。

3.2.5 鋼護(hù)筒內(nèi)土方開(kāi)挖

（1）在鋼護(hù)筒就位后，需選用合適的挖機(jī)，進(jìn)行筒內(nèi)土方開(kāi)挖，在開(kāi)挖過(guò)程中，施工機(jī)械與基坑需保持安全距離，避免對(duì)基坑造成側(cè)壓，防止鋼護(hù)筒應(yīng)土體壓力導(dǎo)致變形。

（2）在鋼護(hù)筒內(nèi)土方開(kāi)挖過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制筒內(nèi)土方開(kāi)挖的深度，每次開(kāi)挖從鋼護(hù)筒中間開(kāi)始逐漸挖向四周，每層挖土厚度必須控制在 50 cm 以?xún)?nèi)。

（3）在開(kāi)挖至鋼護(hù)筒底部時(shí)，需在鋼護(hù)筒壁周邊保留 20～30 cm 土堤不進(jìn)行開(kāi)挖，然后再?gòu)匿撟o(hù)筒中間開(kāi)始逐漸挖向四周，當(dāng)土層經(jīng)不住鋼護(hù)筒的擠壓而破裂時(shí)，鋼護(hù)筒便在自重的作用下擠土下沉。

（4）井內(nèi)挖出的土方應(yīng)及時(shí)外運(yùn)，不得堆放在基坑旁，以避免造成鋼護(hù)筒偏斜或位移。

（5）如確實(shí)需要在場(chǎng)內(nèi)堆土，堆土地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在鋼護(hù)筒下沉深度 2 倍以外的地方。

（6）井內(nèi)土方挖運(yùn)實(shí)行人機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)井下的操作工人的安全教育和培訓(xùn)，強(qiáng)化工人的安全意識(shí)，并落實(shí)安全防護(hù)措施，以防止事故發(fā)生。

3.2.6 沉井下沉（邊下沉邊觀測(cè)）

（1）在土方開(kāi)挖到鋼護(hù)筒過(guò)程中，鋼護(hù)筒如能自行下沉，需要加強(qiáng)對(duì)鋼護(hù)筒下沉量的控制，保證鋼護(hù)筒穩(wěn)步下沉。

（2）鋼護(hù)筒如無(wú)法自行下沉，需使用機(jī)械協(xié)助鋼護(hù)筒進(jìn)行下沉。

（3）在鋼護(hù)筒下沉過(guò)程中，為了減小鋼護(hù)筒下沉?xí)r摩擦阻力，可以進(jìn)行表面刷脫模劑處理，保證沉井井壁光滑。

3.2.7 糾偏措施

（1）在鋼護(hù)筒下沉過(guò)程中，需要根據(jù)鋼護(hù)筒自沉情況考慮是否需要機(jī)械輔助下沉。

（2）下沉過(guò)程中，需要注意控制鋼護(hù)筒穩(wěn)定、不傾斜，如發(fā)生傾斜需要及時(shí)調(diào)整。

3.2.8 沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高

（1）在鋼護(hù)筒下沉近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，井內(nèi)土體的每層開(kāi)挖深度應(yīng)≤30 cm 或更薄些，以避免鋼護(hù)筒發(fā)生傾斜。

（2）鋼護(hù)筒下沉至設(shè)計(jì)底標(biāo)高 10 cm 左右時(shí)應(yīng)停止挖土，讓鋼護(hù)筒依靠自重下沉到位。

3.2.9 核對(duì)標(biāo)高、觀測(cè)沉降穩(wěn)定情況

（1）當(dāng)鋼護(hù)筒下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用水準(zhǔn)儀對(duì)沉井底標(biāo)高進(jìn)行核對(duì)，嚴(yán)禁超挖。

（2）開(kāi)挖下沉保證定時(shí)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)位移及沉降量，保證施工質(zhì)量可控。

3.2.10 澆筑沉井內(nèi)封底混凝土墊層

對(duì)鋼護(hù)筒沉井底標(biāo)高核對(duì)無(wú)誤后，及時(shí)對(duì)沉井內(nèi)澆筑混凝土墊層進(jìn)行封底。

4 實(shí)施效果

4.1 施工成本分析

通過(guò)工程實(shí)踐，基坑施工安全可靠，項(xiàng)目目前已竣工。從經(jīng)濟(jì)效益成本分析表可以得出結(jié)論，對(duì)于單個(gè)坑中坑支護(hù)用該施工工藝相對(duì)于傳統(tǒng)施工方法節(jié)省 1081 元，該工程共計(jì) 4 個(gè)相同條件坑中坑支護(hù)，共節(jié)約成本 1081 元×4＝4324 元；如果運(yùn)用數(shù)量較多，經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。成本分析見(jiàn)表 1。

表1 成本分析表

4.2 社會(huì)效益

與傳統(tǒng)施工過(guò)程中水泥土攪拌樁支護(hù)、SMW 樁支護(hù)等圍護(hù)方案進(jìn)行比較，鋼護(hù)筒沉井施工方便，基坑支護(hù)與土方開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行，避免了一系列繁瑣的工序，且制作與施工簡(jiǎn)單，加快了施工進(jìn)度。鋼護(hù)筒沉井隨挖土進(jìn)入基坑底，不僅支護(hù)結(jié)構(gòu)，還作為建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，能夠始終承載水平和豎向力，有效保證了工程的質(zhì)量。

鋼護(hù)筒在施工現(xiàn)場(chǎng)提前制作好，沉井之前進(jìn)行檢查驗(yàn)收，不再像傳統(tǒng)排樁在土里成樁，避免了成樁質(zhì)量的不確定性，保證了支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。坑內(nèi)挖土?xí)r對(duì)基坑邊的土體無(wú)擾動(dòng)，且鋼護(hù)筒為四周完全封閉的筒體，避免了基坑開(kāi)挖過(guò)程中的流砂坍塌，進(jìn)而確保了基坑支護(hù)的安全性。

在滬蘇大豐產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)集聚區(qū)園區(qū)產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心建設(shè)項(xiàng)目深基坑支護(hù)工程中使用后效果良好，達(dá)到了預(yù)期的目的，工程質(zhì)量安全受到了建設(shè)單位和監(jiān)理單位的一致好評(píng)，取得了良好的社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）由于前期的充分策劃與研究，所以為今后類(lèi)似基坑工程案例提供較好的借鑒作用，尤其是緊鄰基坑邊有在建項(xiàng)目的坑中坑工程。

（2）本施工工藝申請(qǐng)到了一項(xiàng)企業(yè)級(jí)工法：深基坑鋼護(hù)筒沉井施工工法。