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,廣場分南北兩塊,沿淮海路南北各建一棟相似的高級商業(yè)寫字樓。其中南塊主樓38層,地下3層,該地塊南北長約80m,東西長約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,周邊建筑及地下管線對因工程基坑開挖引起地層變形移動影響十分敏感,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,而地鐵隧道因開挖施工引起其位移要求小于2cm,從而基坑圍護(hù)與開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型及安全實(shí)施就成為首要問題。也就是說,如何確�；�坑周邊原有建(構(gòu))筑物、地下管線,尤其是地鐵的安全就成為了關(guān)鍵。

　　1、地下室開挖的圍護(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,可以滿足結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定要求。確保地下室開挖施工產(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)度等級為C35, I、II級筋,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,充分利用中間沒有支撐結(jié)構(gòu)的部分(前期作為挖土操 作平臺,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,利用輕型的22m臂長抓土機(jī)及9m臂長挖土機(jī)在平臺上作業(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)開挖,對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。

　　基坑土方開挖的原則是“先支撐后開挖,分層分區(qū)開挖。”在監(jiān)測數(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%,并按平面對稱劃分6個區(qū)按分區(qū)進(jìn)行挖土,及時按區(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)度時進(jìn)行第3層挖土,利用中區(qū)土平以臺作挖運(yùn)平臺,同樣按分區(qū)進(jìn)行挖土,及時性地構(gòu)筑第3道鋼筋混凝土支撐;第3道支撐達(dá)到 70%強(qiáng)度時進(jìn)行第4層挖土,還是利用中部挖運(yùn)平臺,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,進(jìn)行第5層挖土施工,在第1道支撐上搭設(shè)鋼平臺,將中區(qū)土平臺挖除,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)到時及時清理澆搗西側(cè)、北側(cè)兩塊地庫底板,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

　　為盡可能減少基坑挖土對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍環(huán)境(特別是地鐵)造成的不利影響,及時掌握的工作情況,確保施工安全,在整個施工中實(shí)施信息化監(jiān)測施工。在 地下連續(xù)墻內(nèi)埋設(shè)測斜管以監(jiān)測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)測支撐軸力的變化; 在地鐵上行線隧道內(nèi)設(shè)置準(zhǔn)測點(diǎn)以監(jiān)測地鐵隧道的水平位移、垂直沉降變化;另外,對四周環(huán)境及地下管線也進(jìn)行沉降觀測。

　　4.1 實(shí)測情況

　　根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù),基本上可以分為4個階段:開始挖土至完成第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號測管,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曾對地基土進(jìn)行了加固處理,同時亦因香港廣場北塊與南塊同時施工,處于對稱平衡狀態(tài)。

　　(2)地下連續(xù)墻后土體的位移 根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù),可以歸納出這樣的一個規(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(第2、3、4道)均會顯示其軸力監(jiān)測值下降(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 經(jīng)測試,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沉降觀測值為-0.4mm)。在地下室底板完成后沉降量趨于漸小,2個月后其沉降觀測值已接近于開挖前的數(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 對測試結(jié)果的體會

　　(1)地下連續(xù)墻在整個施工過程中變化較小,說明圍護(hù)及支護(hù)結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性好,因而整個施工對周圍建(構(gòu))筑物及管線等的影響較小。

　　(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,與地鐵隧道后期上抬相吻。

　　(3)鄰近建筑物通過觀測,其傾斜約為1.5/2000,傾角0.043°,傾斜甚小,說明基坑開挖引起的不均衡沉降較小。

　　(4)隨著基坑的開挖施工,鄰近的地鐵隧道開始時下沉,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)同時作為監(jiān)測的重要項(xiàng)目。

　　5、結(jié) 語

　　通過采取所述措施,某工程地下室施工順利完成,施工歷時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,同時得到甲方的贊譽(yù),贏得了良好的社會信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。