摘 要：某工程地下室基坑挖深較大,其采用地下連續(xù)墻圍護(hù)加五道水平布置的鋼筋混凝土支撐支護(hù)的方案施工。實(shí)施后的監(jiān)測(cè)表明,該種方案適用于繁華商業(yè)區(qū)尤其是鄰近地鐵等重要地下工程的軟弱土地基深基坑開(kāi)挖施工。

　　某工程位于上海市繁華商業(yè)地段,鄰近黃陂南路站,廣場(chǎng)分南北兩塊,沿淮海路南北各建一棟相似的高級(jí)商業(yè)寫(xiě)字樓。其中南塊主樓38層,地下3層,該地塊南北長(zhǎng)約80m,東西長(zhǎng)約70m,面積約5800m², 主樓基坑挖深14m,群樓12.6m,電梯井部分挖深達(dá)17m。由于建筑物周邊都十分接近規(guī)劃紅線(xiàn),周邊建筑及地下管線(xiàn)對(duì)因工程基坑開(kāi)挖引起地層變形移動(dòng)影響十分敏感,特別基坑北面(沿淮海路)臨近地鐵,最小距離僅3.8m,最大處也僅距8m,而地鐵隧道因開(kāi)挖施工引起其位移要求小于2cm,從而基坑圍護(hù)與開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型及安全實(shí)施就成為首要問(wèn)題。也就是說(shuō),如何確保基坑周邊原有建(構(gòu))筑物、地下管線(xiàn),尤其是地鐵的安全就成為了關(guān)鍵。

　　1、地下室開(kāi)挖的圍護(hù)及支護(hù)結(jié)構(gòu)

　　本地下室位于總厚達(dá)40m多的淤泥質(zhì)土之中,結(jié)合本工程的特點(diǎn),經(jīng)多方案比較,決定基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用80cm厚地下連續(xù)墻,而支護(hù)結(jié)構(gòu)則為五道鋼筋混凝土 水平支撐的總體方案。經(jīng)驗(yàn)算,可以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定要求。確保地下室開(kāi)挖施工產(chǎn)生的地體位移不致于影響地鐵的正常運(yùn)行、周邊道路、建筑物及各種地下管線(xiàn)的正常使用。

　　1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

　　地下連續(xù)墻由單幅面寬為6m的矩形槽段澆筑而成,墻深沿淮海路(臨近地鐵)一側(cè)為26m,其余三側(cè)為23.6m,其強(qiáng)度等級(jí)為C35, I、II級(jí)筋,地下連續(xù)墻分段縱向接頭型式為鎖口管,頂部現(xiàn)澆鋼筋混凝土帽梁,連成整體以增強(qiáng)整體剛度。

　　1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)

　　基坑內(nèi)沿深度方向設(shè)置五道鋼筋混凝土支撐,強(qiáng)度等級(jí)為C30,添加早強(qiáng)劑。支撐的中心標(biāo)高自上而下依次為:-0.6m、-3.5m、-6.4m、- 9.5m、-13.1m。在平面上,整個(gè)基坑采用邊角框架支撐,以斜撐為主,中部留出挖土操作空間。支撐梁的截面為1200×600及1600×6002種;圍檁的截面為1600×600及1200×6002種,頂圈梁(第1道圍檁)截面為1100×600。立柱用160×160×16角鋼500×300×12鋼板焊接組成,柱底為鉆孔灌注樁。

　　除此之外,為確保鄰近地鐵安全運(yùn)行,在基坑內(nèi)四周采用深層攪拌樁,以增加基坑內(nèi)土體被動(dòng)土壓力,即制連續(xù)墻底腳變形。攪拌樁加固深至基坑底下5m,加固寬度為8m。

　　2、基坑降水

　　本工程地下水位較高,約為-0.5m,開(kāi)挖范圍位于淤泥質(zhì)土體內(nèi),含水量大,施工必須事前采取降水措施,因基坑圍護(hù)是采用地下連續(xù)墻,具有較好的檔水和抗 滲性能。結(jié)合實(shí)際情況,決定采用深井井點(diǎn)降水。平面布置按10m左右半徑排列,井深考慮降水曲線(xiàn)于基坑底以下1m左右,因而共布置23根19m深管徑為 250mm的降水深井井點(diǎn)。

　　3、基坑開(kāi)挖

　　由于挖深大而支撐層數(shù)多,根據(jù)本地下室的特點(diǎn),經(jīng)綜合考慮,決定采用的挖土方案為:

　　(1)以挖土機(jī)為主,充分利用中間沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)的部分(前期作為挖土操 作平臺(tái),后期作為挖土機(jī)械的作業(yè)區(qū));

　　(2)由于上下層支撐間距小,需大量使用人工挖土;

　　(3)后期利用第一道支撐在其上搭設(shè)鋼構(gòu)平臺(tái),利用輕型的22m臂長(zhǎng)抓土機(jī)及9m臂長(zhǎng)挖土機(jī)在平臺(tái)上作業(yè),配合克林吊在基坑四周抓土;

　　(4)每道支撐按結(jié)構(gòu)分區(qū)施工,挖土同樣分區(qū)開(kāi)挖,對(duì)于靠近地鐵的鋼筋混凝土支撐, 特別強(qiáng)調(diào)需在支撐位置挖土完成后48h內(nèi)澆搗完成。同時(shí)為提高支撐早期強(qiáng)度及縮短工期,在支撐砼內(nèi)使用早強(qiáng)劑。

　　基坑土方開(kāi)挖的原則是“先支撐后開(kāi)挖,分層分區(qū)開(kāi)挖。”在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下將基坑土體分5層施工作業(yè):第1層自北向南,大面積后退挖土,并及時(shí)將土運(yùn)走, 陸續(xù)構(gòu)筑第1道鋼筋混凝土支撐;第2層挖土?xí)r,需待第一道支撐砼強(qiáng)度達(dá)到70%,并按平面對(duì)稱(chēng)劃分6個(gè)區(qū)按分區(qū)進(jìn)行挖土,及時(shí)按區(qū)構(gòu)筑第2道鋼筋混凝土支 撐;在第2道支撐達(dá)到70%強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行第3層挖土,利用中區(qū)土平以臺(tái)作挖運(yùn)平臺(tái),同樣按分區(qū)進(jìn)行挖土,及時(shí)性地構(gòu)筑第3道鋼筋混凝土支撐;第3道支撐達(dá)到 70%強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行第4層挖土,還是利用中部挖運(yùn)平臺(tái),分區(qū)進(jìn)行基坑土挖運(yùn),當(dāng)南向裙樓底板標(biāo)高達(dá)到,則先清理該項(xiàng)部分基底及時(shí)澆搗該部分底板,再陸續(xù)構(gòu)筑 第4道支撐;在第4道支撐砼強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí),進(jìn)行第5層挖土施工,在第1道支撐上搭設(shè)鋼平臺(tái),將中區(qū)土平臺(tái)挖除,并利用克林吊在基坑四周配合抓土,加快 挖土進(jìn)度,當(dāng)基底標(biāo)高達(dá)到時(shí)及時(shí)清理澆搗西側(cè)、北側(cè)兩塊地庫(kù)底板,再陸續(xù)構(gòu)筑電梯井部分的第5道支撐,同樣電梯井部分基坑土挖運(yùn)及底板澆筑同上方法施工。

　　4、施工監(jiān)測(cè)

　　為盡可能減少基坑挖土對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周?chē)�環(huán)境(特別是地鐵)造成的不利影響,及時(shí)掌握的工作情況,確保施工安全,在整個(gè)施工中實(shí)施信息化監(jiān)測(cè)施工。在 地下連續(xù)墻內(nèi)埋設(shè)測(cè)斜管以監(jiān)測(cè)各種情況下墻體的側(cè)向變形,并在地下連續(xù)墻背后埋設(shè)土壓力盒;在每道支撐內(nèi)沿軸向埋設(shè)鋼筋應(yīng)力傳感器以監(jiān)測(cè)支撐軸力的變化; 在地鐵上行線(xiàn)隧道內(nèi)設(shè)置準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)以監(jiān)測(cè)地鐵隧道的水平位移、垂直沉降變化;另外,對(duì)四周環(huán)境及地下管線(xiàn)也進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)。

　　4.1 實(shí)測(cè)情況

　　根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),基本上可以分為4個(gè)階段:開(kāi)始挖土至完成第2道支撐底挖土;至第3道支撐完成;至第4道支撐完成;至底板澆筑完成。

　　(1)地下連續(xù)墻的位移，實(shí)測(cè)結(jié)果表明,地下連續(xù)墻的最大位移都集中出現(xiàn)在第3階段。整個(gè)地下連續(xù)墻出現(xiàn)的道支撐完成;至底板澆筑完成。

　　淮海路(臨近地鐵即北側(cè))一側(cè)是19.2mm( I16號(hào)測(cè)管,第3階段)。其結(jié)果與相鄰的北塊相似,淮海路一側(cè)連續(xù)墻變形較小,有利于控制地鐵隧道的水平位移。

　　沿淮海路連續(xù)墻變形小的原因是由于地鐵隧道施工時(shí)曾對(duì)地基土進(jìn)行了加固處理,同時(shí)亦因香港廣場(chǎng)北塊與南塊同時(shí)施工,處于對(duì)稱(chēng)平衡狀態(tài)。

　　(2)地下連續(xù)墻后土體的位移 根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),可以歸納出這樣的一個(gè)規(guī)律:連續(xù)墻與其后土體位移的變化規(guī)律是一致的,而數(shù)值上則是土體大于連續(xù)墻。整個(gè)基坑出現(xiàn)的最大墻后土體位移與連續(xù)墻一樣,位于沿黃陂路55.5mm(與I14緊鄰的E11孔,第3階段),而沿淮海路一側(cè)的最大土體位移則是34.8mm(與15相鄰的E10孔,第3階段)。

　　(3)支撐軸力 第1道支撐在第1、2、5層挖土?xí)r其軸力值較高,均在4000kN上下,而在下面每道支撐完成時(shí)(第2、3、4道)均會(huì)顯示其軸力監(jiān)測(cè)值下降(降至2200～3500kN)。

　　第2道支撐軸力在5500kN左右,第3道支撐軸力則為5000kN上下。所監(jiān)測(cè)到的軸力較為穩(wěn)定、合理,其值均小于設(shè)計(jì)值。也就是支護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定,確保了圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)墻的位移在預(yù)想的允許值內(nèi)。

　　(4)地鐵隧道內(nèi)監(jiān)測(cè) 經(jīng)測(cè)試,隧道的最大沉降值,施工的第1階段為-2.1mm,第2階段為2.29mm,第3階段為6.07mm,第4階段為 4.20mm(至完成地下室底板時(shí)沉降觀(guān)測(cè)值為-0.4mm)。在地下室底板完成后沉降量趨于漸小,2個(gè)月后其沉降觀(guān)測(cè)值已接近于開(kāi)挖前的數(shù)值;隧道的最 大水平位移值,施工的第1階段為-0.5mm,第2階段為-3.0mm,第3階段為-6.5mm,第4階段達(dá)到-8.5mm。在地庫(kù)底板完成后,由于土體的滯后變形,隧道的水平位移仍有微量的增加,但同沉降值一樣很快就趨于很小。其沉降及水平位移值均小于地鐵公司的報(bào)警值(沉降10mm、水平20mm)。

　　4.2 對(duì)測(cè)試結(jié)果的體會(huì)

　　(1)地下連續(xù)墻在整個(gè)施工過(guò)程中變化較小,說(shuō)明圍護(hù)及支護(hù)結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性好,因而整個(gè)施工對(duì)周?chē)��?構(gòu))筑物及管線(xiàn)等的影響較小。

　　(2)連續(xù)墻與其后土體水平位移相匹配,土體位移值較大;土體沉降值隨層深增加而變小,下部深層土體有上抬趨勢(shì),與地鐵隧道后期上抬相吻。

　　(3)鄰近建筑物通過(guò)觀(guān)測(cè),其傾斜約為1.5/2000,傾角0.043°,傾斜甚小,說(shuō)明基坑開(kāi)挖引起的不均衡沉降較小。

　　(4)隨著基坑的開(kāi)挖施工,鄰近的地鐵隧道開(kāi)始時(shí)下沉,后期則上抬。這是由于前期基坑上部周邊土體側(cè)移而后期則因淺層土體側(cè)移較大而形成應(yīng)力釋放,促使隧道上抬。相信待地下室工程完成后,則地鐵隧道將逐漸恢復(fù)常態(tài)。

　　(5)由于基坑緊鄰地鐵隧道,盡管隧道的位移值是控制的最重要目標(biāo),但基坑連續(xù)墻及其后土體的位移與隧道密切相關(guān),故而它們都應(yīng)同時(shí)作為監(jiān)測(cè)的重要項(xiàng)目。

　　5、結(jié) 語(yǔ)

　　通過(guò)采取所述措施,某工程地下室施工順利完成,施工歷時(shí)180d,提前計(jì)劃工期20d,經(jīng)驗(yàn)收地下室工程達(dá)到優(yōu)良,同時(shí)得到甲方的贊譽(yù),贏(yíng)得了良好的社會(huì)信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。