狭小场地、多地下障碍物深基坑工程施工技术

杜理强

中铁建工集团有限公司 上海 200331

1 工程概况

1.1 总体概况

杭州中交财富大厦项目位于浙江省杭州市拱墅区莫干山路和棠子桥路（规划道路）交汇处。工程用地面积14 114 m2，基坑占地面积12 720 m2，总建筑面积81 150.80 m2。1#、2#楼桩基为钻孔灌注桩，地库桩基为预制方桩。本工程基坑围护体系采用三轴搅拌桩止水帷幕＋钻孔灌注桩排桩体系，支撑形式采用1道钢筋混凝土支撑，支撑顶部标高－3.5 m。工程土方开挖深度－11.95 m，最大开挖深度－13.75 m，无降水（图1）。基坑边距红线最大距离6 m，最小距离处，红线与基坑边已重合。

图1 围护体系布置

1.2 周边环境概况

工程场地北侧为规划棠子桥路（未建），棠子桥路宽约20 m，路北侧为刚完工工地；场地南侧为住宅小区和公交车场；东侧为莫干山路，莫干山路与地块之间为宽约30 m的绿化带；场地西侧紧邻待建工地。其中南侧勤丰小区住宅楼与公交站物业用房均为浅基础，基础深度约2 m，公交站物业用房2层，高6 m，最近处距离基坑7.5 m；勤丰小区住宅楼7层，高25 m，最近处距离基坑15.5 m；小区绿化带内有配电房和排水管、电缆管线，管线埋深约1 m，最近处距离基坑8 m。西侧在建工地靠近本工程一侧第1道支撑混凝土已浇筑完成。其基坑边与本工程基坑边相距12 m，其基坑深度8.8 m，支撑顶标高－2.0 m（图2）。

图2 场地周边环境分布

1.3 场地内地下障碍物概况

根据地质勘查报告及原场地图纸，发现场地南侧存在老旧厂房桩基础，埋深约2 m，桩长约10 m；场地西侧和北侧存在废弃防空洞，西侧局部埋深约6 m，北侧埋深20～24 m。

2 现场存在的问题

1）本工程场地极其狭小，四周均无可通行道路，北侧唯一可作为施工道路的棠子桥路还未施工。基坑围护体系原采用三轴搅拌桩止水帷幕＋钻孔灌注桩围护＋钢筋混凝土支撑＋放坡，其中围护桩距用地红线最大距离6 m，东侧围护桩已超出用地红线，基坑围护原设计东、西、北侧三面在－3.5 m处向外放坡，南侧采用双排围护桩，局部桩体已贴近小区围墙。此状况导致红线内没有任何施工场地与施工道路可用，且支撑未设置栈桥，场内无法满足车辆通行，南侧与东侧围护桩已贴近或超出红线，没有施工操作面，施工难度极大。

2）由于场地内原图纸已经年久老旧，地下障碍物资料不够详尽、准确，其准确位置和尺寸大小不清楚，会对桩基、围护施工造成很大的影响。

3 施工管控重点

1）解决施工场地出入口及场内布置和道路通行的问题，保证施工车辆能够顺利进出场地，完成材料的平面运输。

2）解决场地内地下障碍物问题，弄清楚地下障碍物的具体分布及其对现场施工的影响范围，并制订经济可行的处理方案。

3）控制好基坑四周变形，加强基坑变形观测与周围建筑物沉降观测，确保基坑周边的稳定安全。

4 施工方案确定

4.1 场地问题解决方案

在北侧待建棠子桥路与莫干山路交叉口申请临时出入口，同时借用棠子桥路一半宽度（10 m）作为临时宿舍布置场地和重车通行的主干道，借用东侧绿化带宽6 m区域作为场内施工操作面（图3）。

图3 场外用地借用分布

由于原基坑围护设计顶部需放坡，严重制约场地的有效利用，经对基坑围护方案进行优化，在东西两侧原放坡区域桩顶增设混凝土挡土墙，待挡土墙达到设计强度后将原放坡区域回填，作为坑边通行道路。同时将基坑北侧放坡取消，将围护桩加高至自然地面，西北、东北角增设栈桥，作为车辆通行回转场地，并对相应区域围护桩进行加强，保证重车能够通行。

4.2 地下障碍物解决方案

由于场地南侧老厂房桩基础大致位置可通过图纸获得，考虑到其埋深不深，可将其桩头挖出，测量出其准确位置，并通过现场放样确定其对桩基施工影响的具体桩位，通过调整桩位和改变施工工艺来解决老桩问题。

由于场地西侧和北侧旧防空洞具体位置和尺寸不详，通过详勘，确定防空洞精确位置、埋深、尺寸等信息，并在图纸上确定防空洞对桩基施工影响的详细桩位与范围，通过调整桩位、改变施工工艺、增加桩基数量、加大承台尺寸等方法来解决防空洞问题。

4.3 基坑变形控制方案

由于本工程周边建筑物离基坑较近，基坑变形控制显得尤为重要。首先在桩基施工阶段设置应力释放孔和防挤沟。在土方开挖阶段，进行分段、分层开挖，减少坑底暴露时间，第一时间完成垫层、支撑、底板的浇筑。地下室施工阶段尽快完成对撑、角撑等部位的结构和换撑施工，并确保换撑与结构形成稳定受力体系后再进行上部支撑拆除。从桩基开始施工就对周边房屋变形进行观测，从土方开挖开始对基坑变形及水位进行观测，发现变形异常立即停止施工并采取补救措施。

5 施工方法

5.1 场地平面布置

根据不同施工阶段灵活进行场地布置，场地布置既要满足人员住宿、办公、材料堆放的要求，又要满足车辆出入和施工工作面展开的需要。借用场地东北角设置1栋2层16间彩钢板房作为办公楼，此办公楼计划用至工程结束。在北侧棠子桥路设置3栋2层44间活动集装箱宿舍（桩基和土方阶段暂设2栋），1栋2层4间砖砌公共厕所和浴室，1栋2层6间活动集装箱工人食堂，此集装箱房便于在不同施工阶段随着场地变化进行移动。

桩基阶段布置9台钻孔桩机、1台三轴搅拌桩机、1台静压桩机同时施工，设置2个泥浆池、1个清水池（图4）。为了保证机械用电，租赁2台600 kW的发电机进行发电。

图4 桩基阶段平面布置

土方开挖阶段分2层进行，第1层土开挖至－4.3 m，主要给支撑和栈桥施工提供工作面，场地中间留土作为材料堆场。第2层分2次开挖，车辆通过土坡下至－4.3 m处进行装土（图5）。

图5 第1层土方开挖平面布置

地下室施工阶段布置2台塔吊进行垂直运输，工人宿舍增加至3栋。基坑北侧2个栈桥作为工程车辆回转停靠点，基坑南侧作为木料、周转材料堆放区域，基坑西侧和东侧作为零星材料堆放区，地下1层南侧无支撑区域作为材料加工场和钢材原料堆放区（图6）。

图6 地下室阶段平面布置

5.2 地下障碍物处理

5.2.1  南侧老桩处理

对于场地南侧埋深较浅的老桩，根据原有图纸找到其大致分布区域，然后利用挖机进行表层土开挖至露出老桩桩头，直至将全部老桩探明。利用全站仪测设老桩分布区域角点坐标，将老桩位置图套至桩基图纸内，找出受老桩影响的桩基分布区域，并对受影响的桩位进行实地测设，确定是否受老桩影响。

经现场探挖和测量，有12根工程桩、12根围护桩、18组三轴搅拌桩受老桩影响，会同结构和围护设计单位核定，将受老桩影响的工程桩位置和承台大小进行相应调整（图7）。待工程桩施工完成进行土方开挖时将老桩一并挖出破除。由于围护桩和止水帷幕桩位较密，不能完全避开老桩影响，在将局部围护桩桩径进行调整及移位后，在围护桩空隙较大处补打单管高压旋喷桩，将桩顶压顶加大，并在第2排围护桩的空隙处增补8根围护桩进行补强。由于三轴搅拌桩施工工艺的原因，无法进行桩位调整，将受影响的三轴搅拌桩改为单管高压旋喷桩，从而达到避开老桩的目的。

图7 围护桩受老桩影响调整示意

5.2.2  废旧防空洞处理

对于场地北侧废旧防空洞，根据原有资料找到其大致分布区域，然后由勘察院对防空洞位置、深度、尺寸等信息进行详勘。经勘测，本工程场地内防空洞埋深为20～24 m，在1#楼底部贯穿整个东、西场地，西北侧延伸至2#楼底部，呈“丁”字形分布，在场地西侧、北侧、东侧有4个接口延伸至场地外侧。防空洞顶板平均厚度约70 cm，净空高度平均约3 m，底板厚度平均约60 cm，防空洞内净宽度平均约3.5 m，红线范围内防空洞长约210 m，其中场地西侧防空洞局部埋深约6 m，长约21 m，其余埋深较深处长约190 m，防空洞内充满泥浆和水，在防空洞贯穿区域有部分受影响的立柱桩（钻孔灌注桩）、工程桩（预制方桩和钻孔灌注桩）。

根据防空洞与工程桩、围护桩的位置关系，其中围护桩（深度24 m）有17根受影响，工程桩（深度39～52 m）有27根受影响，立柱桩（深度36 m）有4根受影响，会同结构和围护设计单位核定，对防空洞埋深较深处受影响的工程桩和支撑立柱桩进行位置调整，并加大相应承台尺寸。对防空洞埋深较浅处进行开挖破除清运，重新回填好土后进行桩基施工。

5.3 基坑变形控制

5.3.1  桩基阶段控制

在桩基施工前，对南侧公交站房屋、勤丰小区邻近基坑的3#、8#楼进行质量检测，并布设沉降观测点，每天对房屋沉降和垂直度进行观测。同时为了尽可能降低预制方桩施工对土体挤压的影响，首先在场地南、东两侧，开挖防挤沟，防挤沟深2 m、宽2 m（即围墙与三轴水泥搅拌桩中间）。应力释放孔平行钻孔1排，靠勤丰小区一侧设置2排，孔径600 mm，间距1 200 mm，应力释放孔深度为15 m。在孔内填入粗砂，砂井的作用是通过增加竖向排水通道对压桩施工造成的地下超静孔隙水压力进行消散。在防挤沟的两端端头、中间分别设置1个集水井，里面放置水泵，定期抽水。每天上下午各巡查围墙一次，看墙体有无裂缝。预制桩方桩采用静压施工，从场地南侧向北侧逐步推进，同时控制压桩速率，位移达到报警值时暂停施工。

5.3.2  土方阶段控制

本工程土方整体分2层开挖，由南向北整体退挖。首先在做完南、北两端压顶梁后进行第1层土方开挖，挖深4 m，用2台大挖机由南向北退挖，挖至－4.4 m时进行支撑和栈桥施工，待支撑达到设计强度后进行第2层土方开挖。第2层土方分2次阶梯形开挖，第1次挖深约4 m，底部20 cm采用人工收底，挖机配合运土装车。局部井坑采用小挖机进行1∶1放坡开挖，人工收底。

第1层土方开挖分7个区，开挖顺序为Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7，其中Z6、Z7区局部留土作为钢筋材料堆放场，待第2层土方开挖时再进行处理。土方开挖过程中及时进行相应区域支撑施工（图8）。

图8 第1层土方开挖分区

第2层土方开挖分4个大区、12个小区，从基坑北侧东、西两端堆土放坡至基坑底部，坡度不大于10%，做宽6 m行车通道，土方车下至坑底进行装土。第2层土方开挖顺序为C1、C4、C3、B1、D1、D2、C2、B2、C5、A2、A1、D3。土方开挖时随挖随打垫层，并及时进行底板施工（图9）。

图9 第2层土方开挖分区

土方开挖过程中如遇基坑变形过大的现象，则需对基坑周边迅速进行卸载，将基坑周边的材料（特别是钢筋）迅速进行转移，以减小基坑的荷载。同时停止挖土并将变形过大处进行回土，对坑底进行压密注浆加固处理。同时对支撑格构柱进行加固，用同规格角钢在格构柱间设置斜撑，斜撑倾角45°～60°，从支撑底部至地下室底板底进行满设。

5.3.3  地下室阶段控制

地下室施工过程中主要控制垫层与底板施工速度，尽可能快地完成混凝土浇筑和换撑施工，确保围护体系和地下室结构形成统一的受力体系。

本工程底板外侧与支护桩间全部浇筑C20素混凝土与底板平，实现底板结构对基坑应力的换撑。底板后浇带设置Q235传力型钢，型钢规格250 mm×250 mm×9 mm×14 mm。地下2层顶板外墙外侧与围护桩间设置钢筋混凝土传力板带，传力板带宽3.5 m，厚300 mm，板面标高同地下2层顶楼面标高，混凝土强度等级同结构主梁，与围护桩相交处钢筋与桩主筋焊接，另一端锚入地下室外墙。后浇带处梁内设16#工字钢作为传力型钢，待地下2层结构及传力带施工完成达到设计强度后，拆除支撑。

支撑采用机械拆除＋局部人工辅助破除，支撑拆除分5大区域，各个区域结构混凝土强度达到设计要求后即可分区单独进行拆除。总体施工流程如下：基础承台及底板施工→地下2层侧墙顶板施工→支撑及栈桥拆除清理→地下1层侧墙顶板施工。

地下室分区施工顺序为：C1、C2、C3区→B1区→B2、D1、C4区→A1、C5、D2区→A2、D3区。支撑拆除顺序：Z1、Z2区→Z3区→Z4区→Z5区。

5.3.4  基坑监测

本工程共设置90个监测点，主要包括沉降、位移、轴力、水位等。基坑监测工程中如出现异常应立即采取加密监测，甚至24 h连续监测。除了仪器监测，每天派专人对基坑进行安全巡视，安全巡视作为监测工作的重要组成部分，随着基坑内部的降水施工及基坑开挖深度的不断加深，相应部位的支护结构会随之发生相应的变形现象；基坑周边环境的土体也会由于水位的持续下降而板结以及围护体变形对坑外土体的扰动影响，会使周边地面及道路产生不同程度的沉降现象。

6 结语

杭州中交财富大厦工程施工过程中通过合理策划、精心布置，成功解决了在狭小场地多地下障碍物深基坑工程施工过程中遇到的一系列难题，以最小的费用支出顺利推进工程进展。深基坑开挖过程中未见地下水，地表及周边建筑物均未出现较大沉降和变形，未对小区房屋造成损坏，圆满完成该深基坑施工任务。