紧邻防汛墙基坑的方案及施工实践

黄 骥

(上海市基础工程集团有限公司,上海 200002)

0 引言

随着城市的快速发展，交通越来越拥挤，建筑物越来越密集，而现有街道又难于拓宽，高架桥或立交桥逐渐成为城市疏散交通密度，提高运输效率的有效途径。高架桥或立交桥新建常临近河流，埋置桥墩的基坑常靠近河流岸边防汛墙，这大大增加了基坑的实施难度。本文基于上海市北横通道新建工程—北虹立交墩台基坑工程，探究了紧邻防汛墙基坑的实施思路，对相关工程具有理论价值和借鉴意义。

1 工程概况

1.1 工程基本情况

上海市北横通道新建工程—北虹立交墩台基坑工程位于长宁路、北翟路、北虹路和真北路路上及路侧，紧邻吴淞江、新泾港，周围为居民区、企事业单位。该基坑工程包含12个小型基坑，基坑开挖深度为3 m～8.2 m，基坑面积在80 m2～150 m2之间(见图1)。

1.2 工程地质条件

根据勘察资料，场地地基土在90.00 m深度范围内均为第四系松散沉积物，位于古河道切割区。全线主要由饱和粘性土及粉性土、砂土组成。其中，①1素填土最大厚度达4.2 m，①2富含有机质，③灰色淤泥质粉质粘土夹粉土,④灰色淤泥质粘土为上海地区典型软土层，呈流塑状，具有压缩性高、强度低、渗透性小和灵敏度高等特性，对桥梁墩台基坑工程有不利影响。

1.3 水文地质条件

本场地浅层地下水属潜水类型,主要补给来源为大气降水。上海年平均地下水位埋深为0.5 m～0.7 m，低水位埋深为1.5 m。本次围护设计取高水位，按0.5 m考虑。当围护位于水中时，取最高水位为+2.600计算，河底相对标高±0.000。

本工程场地内存在承压水，承压含水层为⑦层土，在对较深基坑进行设计时应进行抗突涌稳定性验算。

1.4 工程难特点

本地段临近苏州河及新泾港，上部土层以杂填土及淤泥质土为主。土质不均匀，结构松散，土体工程性质差，对基坑的安全稳定构成了一定威胁。

基坑周边环境较为复杂，主要存在临近河流及现有防汛墙等问题。因此需做好基坑的防渗漏水措施，并且严格控制基坑的变形，除此之外，还需进行清障施工作业。

2 围护设置方案

2.1 总体设置方案

本工程基坑群临近防汛墙，需要先进行围堰施工，围堰施工完成后，拆除与基坑相交的部分防汛墙，再进行围护结构的设置，最后开挖土方，浇筑墩台，新建防汛墙，回填土方。本工程的方案正是在此思路下提出的。本工程临水侧采用双排FSP-Ⅳ拉森钢板桩作为围护结构，外侧钢板桩的有效长度为9 m，内侧钢板桩的有效长度根据基坑的深度及工程水文地质情况确定，两排钢板桩之间用粘土填实，顶部用钢筋锚拉顶紧。钢板桩与防汛墙交汇处设置压实粘土袋围堰，粘土袋与钢板桩之间设置防水土工布，确保防水措施到位。陆上采用单排FSP-Ⅳ拉森钢板桩作为围护结构。

由于本工程基坑较多，设计过程将基坑分为4类，对典型的基坑进行专门分类设置(见表1)。

表1 工程基坑方案分类

2.2 围护结构方案

表2 围护结构设置方案

通过分析，基坑分为4类。

第1类基坑，开挖深度3 m～4 m，开挖深度较浅，临水侧及临坑侧钢板桩有效长度9 m，设置一道型钢角撑作为水平支撑(落低1 m)。

第2类基坑，开挖深度4 m～5 m，临水侧钢板桩有效长度9 m，临坑侧钢板桩有效长度12 m，设置一道型钢角撑作为水平支撑(落低1 m)。

第3类基坑，开挖深度5.813 m，临水侧钢板桩有效长度9 m，临坑侧钢板桩有效长度12 m，设置一道钢管角撑作为水平支撑(落低1 m)。

第4类基坑，开挖深度8.16 m，属于较深的基坑，卸土1 m，该基坑临水侧钢板桩有效长度9 m，临坑侧钢板桩有效长度15 m，设置三道水平角撑，一道水平支撑采取型钢角撑，第二道水平支撑采取钢管支撑，三道支撑分别落低2 m，1.8 m，1.9 m。

围护结构设置情况如表2所示，典型基坑围护结构的平面布置如图2所示。当基坑底为②3层土(渗透系数2E-04，渗透性较强)时，采用高压旋喷封底，厚度为2 m～3 m，其余采用压密注浆封底。

2.3 围护方案

本工程方案分4类，按三级基坑进行计算(EEK12按二级)。开挖场地的地面超载20.0 kPa。基于同济启明星基坑计算分析软件，采用水土分算，其中水压力为静水压；土压力为朗肯主动土压力，调整系数为1.0。负位移不考虑土压力增加，土体抗力不考虑极限土压力限值。具体的支护形式见图3。

表3 不同区域支护结构的位移大小及内力变化

基坑位移/mm弯矩/kN·m剪力/kNEEK149.710837NK1325.7142.890.7SK1539200.570.3EEK1211.4142.8132

不同支护条件及不同区域的基坑内力和变形结果见表3。当基坑开挖深度较浅(EEK14)时，基坑的位移、弯矩及剪力都较小，若仍采取一道水平支撑，随着基坑的开挖深度的逐渐增加(EEK14→NK13→SK15)，基坑的位移、弯矩及剪力逐渐增加。另外从EEK12基坑的位移、弯矩及剪力情况，可以看出，增加水平支撑的数量，可以有效增加支撑体系的刚度，控制基坑的位移、弯矩及剪力。

3 施工部署

3.1 地基加固

本工程部分基坑基底部分位于②3层粘质粉土层，该层渗透系数较大，故对基底处于②3层的基坑基底需采用高压旋喷桩满堂封底，封底范围为普遍坑底以下2 m(EEK12封底厚度为3 m)，其余基坑基底处于②1层采用压密注浆满堂封底，封底范围为普遍坑底以下2 m，压密注浆采用P.O42.5新鲜普通硅酸盐水泥。

3.2 基坑降水

由于本工程基坑群面积都较小，故设计1口～2口轻型井点进行降水作业，并布置坑外地下水位观测井，监测坑外地下水位的波动情况。

3.3 基坑施工流程

本工程基坑群施工过程中涉及到围堰施工，防汛墙的拆除及新建，围护结构及支撑体系的构建，土方开挖、土体加固、土方开挖及回填，围护结构及支撑的回收等。施工流程可按照图4进行。

4 结语

基于上海地区实际工程案例，对紧邻防汛墙基坑的围护结构设计进行了研究与计算，并给出了施工过程的一些建议，基于计算结果，现得出以下几条主要结论：

1)紧邻防汛墙基坑的围护结构设计应设置可靠的挡水结构，双排桩中间用压实粘土填实是一种较好的选择。

2)根据计算结果，基坑的开挖深度及水平支撑的数量对基坑的位移、弯矩及剪力有着较大的影响。

3)施工过程可以采用地基加固、基坑降水，并采用合适的施工顺序，保证施工顺利进行。