復雜環境下深基坑施工技術優化及決策

沈立SHEN Li

（上海東飛環境工程服務有限公司，上海 201304）

1 工程概況

金橋汽車產業基地06-02 地塊住宅新建項目位于浦東新區金橋汽車產業基地，東至西群河及申啟路，西至申江路，南至軻橋路，北至東力新村小區。項目用地面積41014m2，如圖1 所示，包括12 幢7～8 層的住宅建筑，1 座KT 站、3 座PT 站、地下車庫等，住宅采用裝配式建筑進行設計施工，預制范圍為首層至頂層。

圖1 本項目平面圖

如圖2 所示，本項目基坑分地下一層區域和地下二層區域：地下一層區域，基坑面積約7430m2，普遍挖深7.3m；地下二層區域，基坑面積約25120m2，普遍挖深9.3m?；又螄o體系采用三軸水泥土攪拌樁止水帷幕+鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土內支撐，首道支撐設置棧橋板。

圖2 本項目首道支撐原設計圖及施工紅線

本項目設計要求自然地坪卸土至相對標高-0.900m（下文均為相對標高），地下二層區域坑邊施工總荷載不得大于20kN/m2，地下一層區域為30kN/m2。在基坑開挖中總體流程為先深后淺，先施工地下二層區域，后施工地下一層區域，遵循分層、分塊、限時、跳挖的原則。

2 施工難點及應對策略

2.1 大面積深基坑場布難

本項目基坑開挖深度一般，但開挖面積較大，總面積約32550m2，東西向邊長達285m，屬大面積深基坑工程，約占項目紅線范圍區域的80%。

其中，基坑東側距離西群河河道邊線約10.4m，駁岸頂與項目紅線重合，與基坑相距約4.4m。項目紅線與南側軻橋路邊線重合，距基坑約5.9m。北側紅線與東力新村小區圍墻重合，距地下一層區域最近處為8.7m，最遠處也僅10.4m。

地下二層區域施工期間，僅北側和西側有空置場地可作為臨設及堆場，場內道路也需依靠棧橋連通。如何合理做好場地平面布置，將極大影響項目的順利開展。

2.2 環境復雜文明施工難

對本項目紅線范圍內及周圍的各種管線排摸，涉及五家管線單位，如圖3 所示，包含：天然氣、電力、信息、電信、上水。需保護管線主要位于南側軻橋路，且埋深較淺，在路面下0.5～1.0m 之間。

圖3 南側軻橋路下管線與基坑位置關系

東力新村居民樓為上世紀90 年代磚混結構，設置有條形基礎。其結構距離基坑均在2 倍開挖深度外，但東西兩幢居民樓緊貼圍墻，施工期間勢必對居民產生影響。

2.3 客觀因素影響趕工難

無論是基坑開挖過程中跳倉開挖澆筑的技術要求，還是新型模塊化小型PC 構件吊裝的不可控性，對于按期封頂而言，本身就是嚴峻挑戰。為給上部新型PC 構件施工留出富足時間，需要適當加快深基坑施工進度。又恰逢2020 年新冠疫情影響，難以實現2021 年春節前完成地下二層施工區域全面出零的原定計劃。

2.4 應對策略

為正確應對以上特點難點，在項目的策劃階段和實施階段，采用赫伯特·西蒙的管理決策流程，重點加強決策流程中信息獲取階段的工作，對本項目基坑施工技術路線進行系統地規劃與制定，從而推進項目的實施（見表1）。

表1 本項目管理決策流程

3 平面布置及棧橋優化

3.1 坑邊道路標高調整

如圖4 和圖5 所示，本項目場地設計標高為-0.900m，與東力新村場地標高-0.800m 和西側申江路標高-0.700m接近；但與軻橋路一側道路標高-0.600～1.100m（由西向東起坡）有較大高差。

圖4 南側軻橋路側圍護設計標高

圖5 軻橋路現狀

因軻橋路道路標高較高，管線埋深較淺，基坑邊距離軻橋路紅線較近，若按現有圍護圖紙要求卸土，較大風險擾動甚至損壞軻橋路道路、管線。故考慮將南側場內道路標高與軻橋路標高盡可能保持一致，經整平硬化后標高為-0.700～-0.240m。北側東力新村為本項目施工時重點保護區域，該側場內道路施工時為避免產生較大影響，經整平硬化后標高為-0.800m。

根據場內坑邊道路標高的調整，形成了北低南高、西低東高的場內道路布置，場內有組織排水應與場內標高相適應，由申江路一側接入市政管網。但現有辦理的排水許可證中所規定的接入點位于軻橋路一側，在大臨方案編制時與甲方及時協商，重新申報了排水接入點。

為確?？油庥薪M織排水，避免地面積水灌入坑內造成安全隱患，如圖6 所示，本項目排水明溝采用磚砌+抹灰形式，深度隨道路走勢沿著遠離基坑一側布置，達到1～2‰泛水，最淺處為250mm；每隔50m 設置一處500mm 深集水坑；坑邊道路采用≥200mm 厚C30 混凝土澆筑，同步澆筑擋水反坎。

圖6 道路及排水剖面示意圖

3.2 棧橋優化

現場臨時辦公區設置于基坑西側10m 處，在基坑開挖深度1 倍范圍之外；而北側場地作為本項目唯一可利用的場內道路，設置地磅及洗車池等生產設施；軻橋路大門處無設置洗車池條件，采用環繞式截水溝作為簡易車輛沖洗場地。

在合理布置場地的情況下，僅留有場地北側道路作為主干道，需充分利用棧橋，方能實現場內道路的環通?，F場踏勘時，對比既有圍護設計圖紙，首先發現由于基坑邊線過分接近于南側道路紅線，在棧橋板未與南側出入口接順的情況下，工程車輛難以進入。其次，東、南、西三側在無法行車、無法挖機作業的情況下，勢必擠占北側場地及棧橋作為出土作業點，現有棧橋設計條件下，易造成場內車輛通行不暢，且北側坑邊車輛荷載難以控制。

如圖7 所示，在充分考量現狀場地條件后，緊緊圍繞項目安全可行提出棧橋優化方案：

圖7 棧橋優化方案

①調整棧橋布置位置，使其中南北向能正對軻橋路側出入口。并考慮到出入口與棧橋板面標高-1.200m 之間存在高差，為保證工程車輛入場安全，在進口棧橋斜坡車增設喇叭口。

②考慮到棧橋上每跨內最多只能分布一輛施工機械，棧橋需兼顧基坑開挖、棧橋通車、材料堆放的功能，需適當增加棧橋板結構，保障施工動線流向順暢。其中，地下二層區域南北向棧橋寬度10m，各向東西側增加2 跨棧橋，以提供出土平臺；地下一層區域開挖時，北側最窄處不足9m，增設棧橋板以避免開挖時阻礙坑邊道路。

③棧橋的增設使得開挖點至棧橋裝車點距離為挖機作業半徑的2-3 倍，適當提高了基坑開挖效率。

④棧橋局部設置堆場以緩解北側場地卸料及取用壓力，明確棧橋局部堆載不得超過20kPa。

⑤軻橋路出入口棧橋斜坡處和北側場地地下二層區域是場內重交通區域，適當加強圍護排樁。北側地下二層區域圍護樁加強，坑邊施工荷載可由20kN/m2上調至30kN/m2，更符合現場實際情況。

4 開挖順序優化

考慮到本項目總體工期緊張，在編制《深基坑施工方案》時與設計溝通，將地下一層區域的首道撐與地下二層區域的首道撐同步施工，可在地下二層區域出零后盡快開挖地下一層區域基坑。待地下一層區域首道撐養護完畢后，在擬行車區域覆土300mm 并鋪設20mm 厚鋼板作為施工便道。

本項目基坑總體施工流程如圖8 所示。其中，地下二層區第二皮土根據設計分塊盆式開挖，按先形成對撐后形成角撐的開挖原則，分層分塊跳挖，并及時施工第二道砼支撐。

圖8 基坑施工流程圖

在開挖第三皮土時，根據設計要求跳倉開挖，后區開挖條件為前區底板施工完畢并達到設計強度的80%。在原設計中，跳挖分塊為A-D，4 個分塊序號意味著4 段養護周期，不利于地下室結構的出零計劃。通過分析發現，設計在分塊時，將A 區劃分6 塊、B 區3 塊、CD 區各4 塊（如圖9所示），在A 區分塊一定的情況下，后區分塊多于前區，往往意味著前區（B 區）的分塊并不合理，是為了滿足跳挖原則而產生了過多的相鄰分塊，導致未能充分利用施工作業面。

結合工程實際情況，根據結構后澆帶位置，以開挖長度不大于原設計分塊邊長的原則，在不影響主樓底板分區（原AB 區）的前提下，如圖10 所示調整地庫分塊方式，減少分塊之間的臨邊關系，從而減少分塊序號，縮短總的混凝土養護周期，加快結構底板施工進度。

圖10 地下二層底板施工開挖順序

5 地下室局部出零趕工方案

受2020 年新冠疫情影響，地下室總體施工進度滯后，為滿足2021 年二季度預售要求，業主提出2021 年春節前應完成，4#、8#、9#樓及其之間地庫B1 層結構。

此時，本項目基坑開挖受土方外運卸點管控限制，無法按計劃同時開挖多個作業面，地下室結構總體上由東向西施工。地下室底板共17 個分塊，截止至2020 年12 月8日，混凝土澆筑完成10 塊，鋼筋綁扎完成3 塊，鋼筋綁扎3 塊，待開挖1 塊（如圖11 所示）。

圖11 項目施工進度平面示意圖

根據現場實際工況，當下施工作業效率為：模架安裝6.5m2/d·人，鋼筋綁扎0.7t/d·人，混凝土澆筑2800m3/d（2臺泵車）。而現有模架安裝工80 人，鋼筋工95 人，通過對剩余工作量分析，在2021 年2 月1 日（臘月二十）前，不具備完成4#、8#、9#樓及其之間地庫B1 層結構的可能。與建設單位協商，將春節前出零計劃調整為9#樓B1 層結構完成，以滿足其考核節點要求（見表2）。

表2 調整計劃與原計劃可行性分析

基于9#樓區域位于基坑平面凸起部位，1#-8#樓基坑整體呈狹長型，結合對撐、邊桁架布置情況，提出可適當提前拆除9#樓區域支撐，以實現局部出零任務。報設計單位驗算，該工況能滿足基坑安全。

據此，項目部在不違背設計圖紙及深基坑專家評審要求的前提下，優化并明確以下施工工序（如圖12 所示）：

圖12 趕工方案平面示意圖

①地下室二層區域最后一塊底板澆筑完成后（2020年12 月29 日），遵循“先角撐、后對撐，先次要構件、后主要構件”原則拆除第二道支撐。

②優先保障B2 層3#、7#樓（a15 軸）及其東側結構的施工進度，該范圍澆筑完畢并達到80%設計強度（2021 年1 月18 日），局部拆除東北側9#樓區域首道支撐（a27～a38 軸交1T～2A 軸），其余區域首道撐保留。

③2021 年春節前完成9#樓及其北側地庫結構（含換撐）出±0.000m；地下室二層區域剩余B2 層結構及換撐施工完畢。

④其余事項遵照原設計要求執行，做好相關監測數據的觀察與分析?，F場配置快硬水泥、?609 鋼管等應急搶險物資。

6 實施效果

本項目基坑開挖過程中遵循設計圖紙及專家評審意見執行，通過比較選擇了較優的技術方案，保障了項目各項目標的達成。

6.1 策劃充分

本項目在進場前，通過細致的現場踏勘，在充分了解周邊環境制約因素的前提下，結合設計要求、施工規范等，合理布置場地的同時，對既有圍護設計中與現場存在出入的情況妥善調整；合理劃分開挖分區，避免了不必要的混凝土養護技術間歇。在項目策劃階段，就確保了施工必要的場地條件和通行條件，明確了開挖及地下室結構施工先后順序，使得基坑施工期間場內車輛通行有序，施工機械作業井然有序，奠定了項目按計劃實施的前提。

6.2 經濟合理

通過對設計圖紙的深入研讀、分析，合理優化棧橋布置，提供了足夠的裝車作業面，也保障了場內車輛通行。在僅增加4.2%棧橋面積（311m2），費用增加約24.3 萬元的情況下，使得二層區域基坑從2020 年9 月18 日第二皮土開挖，至2020 年12 月20 日墊層全部澆筑完畢（其中雨天28天），正常出土量折合2975 方/天，基坑開挖效率得到保證。

6.3 安全可靠

在本項目方案編制中，做到了超前策劃、調整及時，為基坑安全出零、及時出零提供了技術保障。在施工過程中，始終嚴格遵循方案審批和交底制度，現場工況與設計及施工方案保持一致，未出現任何安全生產事故。如圖13 所示，根據基坑監測數據統計：最后皮土開挖至春節期間，圍護樁頂豎向位移監測數據穩定；采取趕工措施提前拆除9#樓處首道支撐，B2 層換撐部位至樁頂范圍內樁身測斜數據穩定（見表3）。

表3 圍護樁測斜監測數據

圖13 圍護樁頂部豎向位移監測數據

綜上所述，通過方案的策劃與實施，順利完成了本項目基坑開挖與局部提前出零計劃，滿足了甲方進度要求。為公司贏得了良好口碑的同時，也為后續上部結構施工預留了足夠的施工時間。此外，分析基坑監測數據對方案進行后評價，可以發現本項目技術優化路線可靠，實施效果良好，為后續類似項目提供了解決思路，具有一定借鑒意義。