復(fù)雜環(huán)境下的超深基坑綜合施工技術(shù) |
| 文章來源：魚泡隧道 提供人：劉剛 提供日期：2022-12-11 |
上海北外灘蘇寧廣場（圖1）工程位于上海市虹口區(qū)190地塊，東接乍浦路，北臨天潼路，南側(cè)為北蘇州路及吳淞江，西側(cè)為上海市歷史保護建筑瑞康公寓及3棟2層民居，保護建筑及民居距基坑約5m。北側(cè)地下結(jié)構(gòu)邊線距尚未開通運營的12號線區(qū)間隧道距離約10 m。東北側(cè)留有1棟5層保留建筑作為該工程今后的配套措施予以保留，距基坑最近距離約5 m。東南側(cè)為上海市歷史保護建筑乍浦路橋，距離基坑約25 m。如上所述，周邊環(huán)境極其復(fù)雜，施工難度大。
圖1工程效果圖 工程建設(shè)用地面積11096.3m2，結(jié)構(gòu)為地下4層（臨天潼路地鐵側(cè)為地下3層），挖深20.9 m，地上10層，高度40 m。地上部分為鋼筋混凝土勁性結(jié)構(gòu)，建筑面積約73006.9 m2，其中地上建筑面積約42950.7 m2，地下建筑面積約30056.2 m2（圖2）。
圖2工程總平面示意圖 2、設(shè)計保護措施 2.1 設(shè)計對西側(cè)保護建筑及乍浦路橋保護措施 2.1.1“分區(qū)順作”方案 將基坑整體基坑分為Ⅰ-1區(qū)、Ⅰ-2區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)這幾個區(qū)域分別順作實施。首先施工Ⅰ-1區(qū)，在Ⅰ-1區(qū)進(jìn)行到一定程度后同步進(jìn)行面積較小的Ⅳ區(qū)，2 個區(qū)域可同步完成地下結(jié)構(gòu)。在Ⅰ-1區(qū)地下結(jié)構(gòu)完成后再開挖施工Ⅰ-2區(qū)，在Ⅰ-2區(qū)進(jìn)行到一定程度后同步進(jìn)行面積較小的Ⅱ區(qū)，2 個區(qū)域可同步完成地下結(jié)構(gòu)。最后再施工Ⅲ區(qū)基坑。分區(qū)方案縮短了基坑開挖暴露范圍、減小了同時開挖的基坑面積，這種施工方法在敏感環(huán)境基坑施工中積累了豐富的經(jīng)驗，可以降低基坑整體開挖實施過程中大范圍卸土對周邊環(huán)境的影響。 2.1.2基礎(chǔ)設(shè)計保護方案 （a）地下連續(xù)墻設(shè)計。采用地下連續(xù)墻作為基坑周邊圍護結(jié)構(gòu)，墻體剛度大、整體性好、止水效果好，有利于歷史保護建筑的保護。方案中根據(jù)開挖深度及與歷史保護建筑關(guān)系，在基坑周邊采用厚1 000 mm地下連續(xù)墻，可以有效地控制歷史保護建筑可能受到的變形影響。西側(cè)地下連續(xù)墻在設(shè)計時考慮建筑物的附加荷載，通過計算確定其基底插入深度，確保穩(wěn)定性要求。 （b）槽壁加固與旋噴樁止水。為防止地下連續(xù)墻在成槽施工中出現(xiàn)塌孔而對鄰近的歷史保護建筑造成影響，在基坑北側(cè)、西側(cè)及清障區(qū)域的地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置水泥土攪拌樁作為槽壁加固體。同時，為確保槽段接縫止水效果并減小坑內(nèi)承壓水降壓降水對坑外水頭的影響，在基坑外側(cè)周邊的地下連續(xù)墻接縫處均設(shè)置旋噴樁止水。 （c）防水構(gòu)造。普遍區(qū)域的地下連續(xù)墻采用疊合墻，內(nèi)側(cè)設(shè)置混凝土內(nèi)襯墻，防水采用膨潤土防水毯方式，減少接頭滲漏的可能性，確保地下連續(xù)墻的止水性。 （d）隔離樁設(shè)計。在歷史保護建筑瑞康公寓與西側(cè)地下連續(xù)墻之間設(shè)置隔離樁，地下連續(xù)墻與隔離樁間設(shè)置填充注漿管。隔離樁采用Φ 700 mm@1 000 mm鉆孔灌注排樁，灌注樁頂?shù)讟?biāo)高為-1.15～-31.20 m，隔離樁與地下連續(xù)墻距離約3 m。隔離樁與地下連續(xù)墻間擬設(shè)置1 排預(yù)埋跟蹤注漿管，注漿管頂?shù)讟?biāo)高為-0.30～-27.20 m，基坑開挖過程中根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來填充注漿。 （e）水平支撐設(shè)計。在I-1區(qū)、I-2區(qū)支撐體系布置形式中設(shè)置4 道鋼筋混凝土支撐。選擇剛度較大的十字正交對撐體系，能有利于控制周邊的圍護墻體變形、保證墻體穩(wěn)定，同時在第2道～第4道支撐采用高標(biāo)號混凝土，可減少養(yǎng)護時間，盡早形成支撐強度。在Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)支撐體系布置形式中，設(shè)置4 道混合支撐，首道采用鋼筋混凝土支撐，下部3 道支撐均采用對撐布置的鋼管支撐，鋼管支撐不設(shè)圍檁，沿基坑長向每隔3 m布置。支撐剛度較大，并可施加預(yù)應(yīng)力，能夠有效控制圍護體變形對周邊環(huán)境的不利影響。而且鋼支撐需要采用能夠?qū)崟r施加預(yù)應(yīng)力的自動軸力補償裝置，可更好地控制圍護體變形。 （f）地基加固。對坑內(nèi)被動區(qū)的土體采用三軸水泥土攪拌樁加固，I-1區(qū)、I-2區(qū)基坑加固體在北側(cè)的布置形式采用滿堂分布，加固體寬度為10.45 m，三軸攪拌樁在第2道支撐以上水泥土摻量為10％，第2 道支撐標(biāo)高以下為20％，以提高被動區(qū)土體的抗力、減小墻體水平變形和土體隆起變形。I-1區(qū)西側(cè)被動區(qū)采用三軸水泥土攪拌樁進(jìn)行地基加固，加固體寬度10.45 m，水泥摻量基底以上10%、基底以下20%。Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)基坑內(nèi)采用滿堂分布的三軸水泥土攪拌樁加固，以有效提高坑底被動區(qū)土體抗力，三軸攪拌樁在第1 道支撐以上水泥土摻量為10％、第1道支撐標(biāo)高以下為20％�？觾�(nèi)加固與槽壁加固之間還設(shè)置Φ800 mm@600 mm高壓旋噴樁加固。 （g）雙高壓旋噴樁接縫止水。Ⅰ-1區(qū)地下連續(xù)墻槽段間采用圓形鎖口管接頭，該接頭止水性能較好，施工適應(yīng)性較強。接縫處設(shè)置旋噴樁止水。為確保槽段接縫止水效果，在Ⅰ區(qū)基坑周邊的槽段接縫位置均設(shè)置旋噴樁止水，根據(jù)槽壁加固設(shè)計深度不同標(biāo)高分別為： -8.30～-52.10 m、-26.20～-52.10 m、-28.40～-52.10 m（圖3）。
圖3雙高壓旋噴樁接縫止水 2.2 設(shè)計對地鐵隧道保護措施 2.2.1支撐要求 Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)基坑豎向設(shè)置4 道臨時支撐，第1道為鋼筋混凝土支撐，第2道～第4道支撐為鋼管支撐，布置采用對撐、角撐的形式。支撐中心標(biāo)高分別為：-1.80 m、-5.50 m、-9.20 m、-12.90 m。其中鋼支撐采用自動軸力補償系統(tǒng)（圖4）。
圖4第2道支撐示意 2.2.2地下連續(xù)墻剛性接頭 本工程圍護采用地下連續(xù)墻形式，有厚1 000 mm地下連續(xù)墻115幅，墻底標(biāo)高-35.2～-52.1 m。地下連續(xù)墻采用圓形鎖口管柔性接頭及十字鋼板剛性接頭2 種形式，A、B、C、G、J型地下連續(xù)墻采用圓形鎖口管柔性接頭，地鐵側(cè)D、E、F、H型地下連續(xù)墻采用十字鋼板剛性接頭，除G、J型地下連續(xù)墻外均需進(jìn)行墻趾注漿。 3、施工保護措施 3.1 施工針對地鐵保護措施 3.1.1Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)基坑分區(qū)施工 總體施工順序為首先施工Ⅰ-1區(qū)和Ⅳ區(qū)；當(dāng)Ⅰ-1區(qū)和Ⅳ區(qū)完成±0.00 m板之后開始施工Ⅱ區(qū)和Ⅰ-2區(qū)；待Ⅱ區(qū)和Ⅰ-2區(qū)完成±0.00 m板之后施工Ⅲ區(qū)。 Ⅰ-1區(qū)和Ⅰ-2區(qū)每層土開挖標(biāo)高：場地自然地坪標(biāo)高為-0.3 m，第1層土為-2.3 m，第2層土為-8.4 m，第3層土為-13.8 m，第4層土為-17.7 m，第5 層土為-21.2 m。Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)每層土開挖標(biāo)高：場地自然地坪為-0.3 m，第1層土為-2.3 m，第2 層土為-5.81 m，第3 層土為-9.51 m，第4 層土為-13.21 m，第5 層土為-16.8 m。 3.1.2槽壁加固施工保護措施 （a）在進(jìn)行地鐵側(cè)的槽壁加固施工前，先在遠(yuǎn)離該些區(qū)域的基坑內(nèi)進(jìn)行試驗，每組三軸水泥土攪拌樁外均設(shè)置測斜管1 組，測斜管深35 m，共設(shè)置2 組。測斜管與水泥土攪拌樁的凈距為3 m，考慮到地鐵側(cè)離本工程基坑最近處約為9.85 m，另設(shè)1 組水泥土攪拌樁，測斜管與水泥土攪拌樁的凈距為9.85 m，通過試驗?zāi)M真實情況下水泥土攪拌樁槽壁加固對地鐵的影響，直至確定合理的施工參數(shù)后方可進(jìn)行地鐵一側(cè)的水泥土攪拌樁槽壁加固的施工 （b）保護建筑以及地鐵側(cè)的槽壁加固采取跳幫施工、相鄰攪拌樁施工間隔2 d的方法。選取地鐵側(cè)槽壁加固為例，具體施工順序為： 1→5→9→13→17→21→25→29→2→6→10→14→18→22→26→30→3→7→11→15→19→23→27→31→4→8→12→16→20→24→28→32（圖5）。 圖5地鐵一側(cè)槽壁加固跳幫施工示意圖 3.1.3地下連續(xù)墻施工保護措施 由于地下連續(xù)墻較深，臨近保護建筑側(cè)地下連續(xù)墻最深為49.85 m，地鐵側(cè)地下連續(xù)墻成槽不流水施工，待先期槽段完成混凝土澆筑后，方進(jìn)行下一幅槽段的成槽。1 d完成1 幅地下連續(xù)墻，“做一跳四”，單幅地下連續(xù)墻施工時間控制在20～24 h內(nèi)（從成槽至混凝土澆筑完成）。在地下連續(xù)墻澆筑混凝土前，10 輛混凝土攪拌車必須就位等待，且必須保證其后10 輛攪拌車通過拌站協(xié)調(diào)于2 h后就位。 3.1.4挖土施工保護措施 （a）土方開挖時嚴(yán)格遵守分層、分塊、限時安裝支撐的原則，以及“時空效應(yīng)”理論。 （b）Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)底板在土方開挖后澆筑墊層混凝土，墊層根據(jù)分塊原則，隨挖隨澆筑，由于這3 個區(qū)域面積小，底板采用一次性澆筑完成；靠近地鐵側(cè)Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)底板墊層采用厚300 mm C40早強混凝土。 （c）鋼支撐采用預(yù)應(yīng)力自動復(fù)加伺服系統(tǒng)Φ 609 mm鋼管，變形控制參數(shù)為6 mm，伺服系統(tǒng)采用局部獨立式的小型液壓泵，每套控制3～4 根鋼支撐。 （d）嚴(yán)格控制分塊施工時間。臨近地鐵側(cè)為Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)，混凝土支撐中心標(biāo)高約為-1.90 m；鋼支撐標(biāo)高分別為-5.50 m、-9.20 m和-12.90 m，基礎(chǔ)底板底標(biāo)高為-16.80 m（絕對標(biāo)高±0.00 m相當(dāng)于+3.3 m）。支撐間距約為2 m，挖土采用2 根鋼支撐一組（約5～6.4 m），隨挖隨撐的形式。每次挖土土方約為300 m3，采用1 臺容量1 m3挖機結(jié)合2 臺容量0.4 m3挖機，土方挖除時間約控制在3～4 h范圍內(nèi)。在開挖過程中進(jìn)行，鑿除支撐范圍內(nèi)混凝土剝出地下連續(xù)墻鋼筋并焊接鋼支撐埋件。待挖土完成后，安裝鋼支撐并施加相應(yīng)預(yù)應(yīng)力（5～6 h內(nèi)）完成相應(yīng)支撐施工（一組支撐挖土+支撐時間控制在16 h范圍內(nèi)）。完成相應(yīng)一組鋼支撐后，方可對下一組鋼支撐進(jìn)行土方施工。圖6為開挖至Ⅲ區(qū)第4皮土?xí)r的工況。
圖6Ⅲ區(qū)第4皮土剖面挖土工況示意 3.2 施工針對西側(cè)保護建筑及乍浦路橋保護措施 上述保護措施在保護建筑及乍浦路橋側(cè)施工過程中同樣適用，另設(shè)計針對保護建筑增加如下施工保護措施。 （a）Ⅰ-1區(qū)與Ⅰ-2區(qū)開挖面積較大，根據(jù)現(xiàn)場實際情況也為了滿足出土量的需要，加快挖土速度，挖土采用凸字形由分隔墻中部向兩側(cè)挖土，周邊留土寬度滿足10 m左右，南北兩側(cè)每塊挖土及支撐時間控制在24 h左右。 （b）Ⅰ-1區(qū)及Ⅰ-2區(qū)底板采用兩次澆筑完成；Ⅰ區(qū)采用厚200 mm C20混凝土墊層。 4、結(jié)語 在施工過程中采用了上述施工保護措施后，基坑施工對周邊保護建筑及地鐵的影響均在設(shè)計要求范圍內(nèi)，且取得了良好的社會效應(yīng)，得到了業(yè)主及相關(guān)部門的好評，為今后在市中心及地鐵邊項目的深基坑施工提供了可借鑒的成功經(jīng)驗。 |
