深大基坑工程混合支护体系与快速挖土技术研究

邵康乐

上海建工房产有限公司 上海 200080

1 工程实例

1.1 工程概况

浦江镇125-4地块项目位于上海市闵行区浦锦街道，东邻浦锦路、西邻浦秀路、北邻陈行公路、南邻周浦塘。基地占地面积为5.4万 m2，总建筑面积为10.4万 m2。本工程分为以下3个区域：

1）企业会所区域：1#～7#楼，均为2层建筑，16#楼为企业会所区域地下部分（含车库、泵房等，以下简称地下室），整体地下室1层。

2）商业街区域：8#～14#楼，8#楼为6层建筑，其余为3层建筑，15#楼为商业街地下室，整体地下室1层。

3）酒店式公寓区域：17#～20#楼均为16层建筑，21#楼为酒店式公寓地下室，整体地下室1层。

地下室分区如图1所示。

图1 地库平面分区示意

1.2 基坑概况

本工程基坑总面积约4.7万 m2，周长约968 m。北侧商业街区域挖深5.25 m（局部6.55 m），南侧企业会所区域挖深4.95 m（局部6.25～6.40 m），东侧酒店式公寓区域挖深5.30 m，基坑安全等级为三级。基坑周边环境条件：东侧浦锦路下有多条市政管线，并有一电缆线进入场地内部，距围护边线约1.28 m；南侧周浦塘，防汛通道距围护边线约22.9 m；西侧浦秀路下有多条市政管线，距围护边线约8.5 m；北侧陈行公路下有多条市政管线，并有局部进入场地内部，距围护边线约4.8 m。环境保护等级除基坑东侧酒店式公寓局部区域为二级外，其余为三级。

1.3 工程地质与水文概况

本场地地貌属于上海地区五大地貌单元中的滨海平原地貌类型，基坑开挖范围内涉及的土层从上至下依次为：②粉质黏土、③淤泥质粉质黏土夹砂质粉土、④淤泥质黏土、⑤1a黏土、⑤1b粉质黏土夹黏质粉土、⑥粉质黏土。

场地内潜水稳定水位埋深为1.40～2.01 m，设计时地下潜水位按不利原则选取埋深0.50 m考虑。

1.4 不良地质概况

本工程主要不良地质为厚填土，其厚度在0.4～3.5 m，土质较为松软。

2 基坑工程特点与难点

1）基坑开挖面积4.7万 m2，周长约974 m，属于大面积基坑，在基坑开挖至基础完成前，由于大面积卸荷作用，产生坑底回弹，将会引起临时性负摩擦力，对围护桩及工程桩桩身有一定影响[1-3]。

2）基坑面积大，东西向长度约255 m，南北向长度约189 m，根据类似工程经验，考虑对本工程基坑进行分区开挖施工。

3）基坑边线与基地红线距离较近，对围护结构选型造成一定的限制。

4）基坑周边道路管线较多，围护设计时应合理控制围护体的变形，确保基坑邻近设施的安全和正常使用。

5）场地内填土局部厚度较厚，且第③层和④层淤泥质土相对较厚，基坑设计、施工时均应采取针对性措施。

6）本工程桩基工程先于基坑施工，开挖过程中应特别注意对已完成桩基的保护。

3 基坑混合支护技术

3.1 混合支护体系简介

1）企业会所区域：一般开挖深度4.95 m，采用水泥土重力式围护墙的支护结构形式，局部结合双排桩补强。

2）商业街区域：一般开挖深度5.25 m，采用型钢水泥土搅拌墙围护结合1道水平φ609 mm钢支撑（角部设钢筋混凝土支撑）的支护结构形式。

3）酒店式公寓区域：一般开挖深度5.30 m，根据周边环境条件的不同，分别采用水泥土重力式围护墙结合双排桩补强和钻孔灌注桩结合止水帷幕加钢筋混凝土角撑的支护结构形式。本基坑混合支护体系布置如图2所示。

图2 本基坑混合支护体系布置

3.2 混合支护体系优势

考虑到基坑面积的大小、开挖深度，根据不同的场地情况，如何合理地设置围护支撑体系显得尤为重要。

本工程结合企业会所地下室、商业街地下室及酒店式公寓地下室等不同的几何特征及开挖深度，布置了不同的围护支撑体系（以下简称“混合支撑体系”），具体布置可见图2。

通过结合现场具体情况，本项目采用的混合支撑体系具有以下几个优势：

1）一般施工现场，在前期围护、桩基施工阶段，往往受临时施工用电功率的限制，大量的大功率设备不能进场满足施工现场所需。然而本工程采用的混合支撑体系，可以降低对大功率设备的需求，大大缓减了因用电量问题带来的困扰。在用电量受限制的条件下，既能满足施工进度，又能避免出现临时用电过载的现象，间接体现了良好的经济效益。

2）针对围护支撑施工而言，本项目结合整体进度的要求，安排2台水泥土搅拌桩机分别对商业街区域、酒店式公寓区域进行型钢水泥土搅拌桩的施工，待2个区域施工完成后，再进行企业会所区域围护桩的施工。与此同时，待型钢水泥土搅拌桩达到一定强度后，便可施工商业街区域混凝土角撑、φ609 mm钢支撑及酒店式公寓混凝土角撑。如此一来，商业街、酒店式公寓及企业会所这3个区域的围护体系基本都能在同一个时间段达到强度，便于施工单位更好组织人力、物力、设备进行后续土方的开挖，为后续施工赢得了宝贵的时间。

4 基坑快速挖土技术

4.1 土方开挖分区

目前在基坑工程中常用的土方开挖方法主要有分层挖土、分段挖土、盆式挖土、中心岛式挖土等几种方法，如何有效、便捷地进行挖土对整个工程的安全施工及进度具有重要的作用。由于本基坑属于超大面积基坑，大面积基坑围护施工，工期较长，时间较难把握，后续大规模的土体开挖对周边环境影响较大，容易造成基坑暴露时间过长，基于“时空效应”安全性减小，会对相邻环境造成一定的影响，最终确定采用分段挖土、盆式挖土、中心岛式挖土相结合的土方开挖方式。具体实施方式如下：

1）商业街区域基坑属于长条形基坑，根据号房后浇带共分为5个区，且挖深达到5.25 m，采用分段开挖与盆式开挖相结合的方式最合适。

2）企业会所区域中间有留土区域，采用盆式开挖与中心岛式开挖相结合的开挖方式最合适。

3）酒店式公寓区域基坑属于方正形，且土方开挖深度达5.3 m，采用分段开挖与盆式开挖相结合的方式最合适。

本工程土方开挖本着“分块、跳仓”的原则进行，根据后浇带进行分块。企业会所区域分成A1—A11分块，商业街区域分成B1—B5分块，酒店式公寓区域分成C1—C8分块。具体土方开挖分区如图3所示。

图3 土方开挖分区

4.2 土方开挖流程

本基坑具体的开挖流程如下：A 1—A 6、B 1—B3→A7—A8、B4—B5、C1—C2→A9—A11、C3—C4→C5—C8，从挖土流程上可以看出分为以下4个阶段：

第1阶段：企业会所区域A1—A6，商业街区域B1—B3挖土施工。

第2阶段：待第1阶段所开挖区域基础底板浇筑完毕，强度达到80%后，企业会所区域A7—A8，商业街区域B4—B5，酒店式公寓区域C1—C2挖土施工。

第3阶段：待第2阶段所开挖区域基础底板浇筑完毕，强度达到80%后，企业会所区域A9—A11，酒店式公寓区域C3—C4挖土施工。

第4阶段：待第3阶段所开挖区域基础底板浇筑完毕，强度达到80%后，酒店式公寓区域C5—C8挖土施工。

5 结语

随着基坑规模的不断扩大、开挖深度不断加深，加之周边环境也愈加复杂，采用合理的基坑围护体系及土方开挖方式显得愈发重要，在确保安全性的前提下保证经济性，因此，基坑设计方案的选择和施工技术的改善对于施工效率的提高有着重要的意义。本文基于上海市浦江镇125-4地块项目，详细地阐述了在充分考虑施工现状条件和存在的问题的前提下，通过混合支护体系与快速挖土相结合的施工技术，有效地提高了土方开挖进度，避免了基坑长期暴露在外的现象，大大地提高了基坑的安全性，可为今后类似的工程提供借鉴。

[1] 刘德钧.深基坑混合支撑体系设计改进[J].铁道建筑技术,2012(6):79-83.

[2] 卫朋,朱海涛,张丹.排桩加内支撑组合结构在基坑支护中的应用[J].山西建筑,2013,39(21):70-71.

[3] 张明聚,司峰军,叶新丰,等.深基坑围护混合支撑体系内力与变形监测分析[J].北京工业大学学报,2010,36(11):1496-1503.