吴洁妹 赵永强 袁俊相

上海市基础工程集团有限公司 上海 200002

目前国内各大一线城市已经用无数地标性建筑向全世界展示了中国企业在建筑领域的实力，然而凡事均具有两面性，如今城市土地资源日益稀缺化，过去建设的大量老旧建筑面临改建、扩建甚至拆除后重建的选项，相比可以明确拆除的地上部分，大量地基基础直接遗留在建设场地，作为地下障碍物造成后续施工的困难，是困扰目前基坑工程施工的常见问题。本文将结合上海董家渡金融城深基坑工程实例，以绿色施工为出发点，重点研究深基坑工程中障碍物的处理措施，提出了一种在清障过程中同步进行桩基施工的方案，为今后同类工程提供参考。

1 工程概况

1.1 工程背景及难点

上海董家渡金融城工程为商业综合开发项目地块，其地下室为地下3层结构，基坑深度18.6 m，采用地下连续墙围护，基础形式则采用钻孔灌注桩。

基坑工程施工的最大难点在于该地块内存在一处大小约为36 m×64 m的废弃基础结构（图1中6区网格范围），废弃基础底板深度11 m，形式为厚1.5 m的钢筋混凝土底板，且下有φ600 mm的钻孔灌注桩（桩长约25 m）；此外，废弃基础外围存在φ900 mm及φ1 100 mm钻孔灌注桩围护，桩长约23 m，上部回填杂填土。废弃基础的存在使得范围内拟施工的210根φ600 mm、深度42 m的钻孔灌注桩工程桩及立柱桩无法正常施工，因此，必须采取相关措施进行处理。

图1 场地条件示意

1.2 周边环境及地质水文

场地位于中心城区地带，周边建筑物较多，特别是在遗留基础区域北侧约20 m处为一商业大厦及其附楼，附楼为地上6层建筑，下有地下室，无桩基。此外，场地东侧为天主教堂，距离基坑最近距离28 m，为文物保护建筑。

场地原为居民区，场地内原有建筑已基本拆除。围护施工单位已进行场地平整及硬化处理，场地内一般地面绝对标高＋3.9 m。地貌类型为滨海平原。

拟建场地揭示土层主要为11个主要层次及分属不同层次的亚层，其中①层杂填土厚1.2～4.8 m，①3层灰色粉性土厚5.5～16.2 m，④层灰色淤泥质黏土厚0～9 m，⑤层为Q4沉积物的灰色黏土、灰色粉质黏土及灰色粉质黏土夹砂土，⑥层为暗绿色粉质黏土，⑦2层为草黄-灰色粉砂，层厚超过30 m（图2）。勘探期间实测地下水初见水位埋深为2.2～3.3 m，稳定水位埋深为0.8～1.7 m，承压水头埋深5.49 m。

图2 地质条件剖面

除杂填土较厚及地下障碍物较多外，场地表层分布有①3层灰-灰黄色黏质粉土夹淤泥质粉质黏土（俗称“江滩土”），层厚6.7～16.0 m，土质不均，含螺壳、贝壳碎屑等杂质，以黏质粉土为主，局部夹较多淤泥质粉质黏土，土性较差。该层土钻孔灌注桩对成孔质量有不利影响。

2 施工方案比选

2.1 常规施工方案

尽可能利用原废弃基坑围护桩进行基坑围护设计，采用明挖法直接开挖到底破除大底板，之后详细校对底板下老桩桩位与新桩关系，调整桩位，最后用7%水泥土回填后重新开展桩基及加固施工。

为完成整个开挖清障作业，预计需要额外施工围护桩199 m3，3道800 mm×900 mm混凝土撑共计378延米，1 000 mm×900 mm圈梁及围檩共计345延米，旋喷桩止水帷幕1 400 m3，降水井若干，土方开挖14 500 m3，凿除底板混凝土后回填低掺量水泥土16 000 m3，计划工期135 d（包括回填后的桩基施工）[1-3]。

2.2 地下基础清障结合灌注桩作业一体化施工方案

用全回转清障CD机引孔直至穿透底板以下，如在底板下未发现废弃旧桩，则在原套管内根据桩径安装深护筒，并在套管及护筒之间采用低掺量水泥土回填；之后改用GPS系列钻机成孔钻进直至设计桩底标高位置，完成灌注桩成孔作业，开始后续工序；如清障位置下恰好存在旧桩的，则使用全回转钻机直接成孔至桩底标高位置，埋设深护筒后开始安装钢筋笼，之后进行混凝土灌注。

此外，由于原基坑内的三轴加固施工受障碍物影响无法进行，而将整个加固区内的结构底板均采用全回转钻机清障在经济上不合理，因此对加固工艺进行调整，同设计沟通后将原三轴加固工艺改为RJP旋喷加固。RJP工艺相对三轴搅拌工艺，其钻杆极小但加固后的旋喷桩直径更大，通过在局部位置使用阿特拉斯空压机引孔后即可满足施工需要。清障部位以外的底板结构则可以留到主体基坑开挖后一并清除。

综上所述，该方案的核心在于利用全回转钻机强大的削铣能力，在清除障碍物的同时直接在清障孔位置施工灌注桩，做到清障作业和钻孔桩成孔作业的一体化施工。

2.3 一体化施工方案的优势

采用常规方案需要多进行一次深基坑的开挖，在工期大幅延长的同时需要额外增加水平支护及止水帷幕的工程量（耗材大幅增加），而且施工期间不可避免地会对周边环境造成影响（降水、开挖及旧桩质量均会带来风险）。综合考虑各种因素后，本工程决定结合地下清障作业同步施工钻孔灌注桩。

3 关键工艺和技术措施

3.1 设计优化

为减少引孔数量，同设计单位协商后对基础设计进行优化，钻孔桩由原来的φ600 mm调整为φ1 200 mm，相应桩基数量从210根减少到80根，在满足承载能力的前提下大幅减少工作量，对减少工期和成本产生关键性的影响。

3.2 一阶段成孔穿透结构底板

在指定位置使用全回转钻机配合φ1 500 mm套管引孔至结构底，为确认引孔位置是否存在旧桩影响施工，应钻孔至废弃底板底标高以下5 m。过程中必须确保地面平整性，否则无法满足套管钻入的垂直度要求；根据探查结果选择继续用全回转钻机成孔或改用GPS系列钻机成孔。

3.3 清障孔部分回填

如清障位置无旧桩影响，则在完成清障的孔内安装φ1 200 mm深护筒，在深护筒与套筒之间采用填充料回填密实后拔除φ1 500 mm钢套管。根据现场试验情况，本工程采用黏性土拌和7%掺量的水泥进行回填。回填土应均匀、密实、无结块，回填完毕后应等待水泥土强度上升一段时间再开展后续作业。

3.4 二阶段成孔

在φ1 200 mm的钢护筒内使用GPS系列钻机直接钻至设计桩底标高，钻孔过程中使用膨润土拌制的泥浆以提高护壁效果，再按常规灌注桩工艺下放钢筋笼、安装导管、清孔后浇灌，全部完成后拔除深护筒并回填桩孔至地面。

4 施工工效及质量分析

4.1 施工工效

根据现场实际施工结果，在清障的同时完成相应位置钻孔灌注桩的工效约为0.5根/d，在投入2台设备的前提下完成清障范围内所有作业（含加固作业）共计96 d，较常规开挖方案缩短工期近40 d，具有明显的优势。

4.2 成孔垂直度检测分析

施工过程中使用RT200Ⅲ型全回转钻机引孔，其优势在于扭矩强大的同时配有钻头负荷自动控制装置及自动水平调整机构，即使在清除高强度障碍物的过程中也能确保垂直度。根据第三方检测数据显示，全回转钻机成孔垂直度一般控制在0.3%～0.5%，符合设计要求及施工需要。

4.3 桩身完整性检测及静载试验分析

根据设计文件及相关标准的要求对采用本方案施工的灌注桩分别进行了桩身完整性检测和静载试验。

共选取18根一体化施工桩基进行超声波透射法检测，检测结果符合规范要求。共选取3根一体化施工桩基进行了抗拔试验，采用液压千斤顶加荷，其实际承载能力均大于设计要求的5 000 kN。

综上所述，采用一体化施工完成的钻孔灌注桩质量完全能够满足设计及相关规范的要求。

5 绿色施工指标分析

5.1 节材综合分析

根据常规方案的初步设计，预计增加的材料消耗包括：围护桩钢筋35 t、围檩及支撑钢筋101 t、围护桩混凝土199 m3，围檩及支撑混凝土613 m3、止水帷幕水泥504 t，回填土水泥2 016 t。

由于一体化施工方案的核心在于清障和灌注桩的同步进行，因此并没有增加实体工程量，工艺本身不会产生额外的材料消耗；为配合施工，对钻孔灌注桩进行了设计变更，导致增加的材料消耗包括：灌注桩钢筋27 t，灌注桩混凝土388 m3，回填土水泥80 t（表1）。

5.2 减少土方开挖及建筑垃圾产生

根据常规方案的初步设计，预计开挖土方14 500 m3，土方回填16 000 m3，且考虑到施工场地狭小、现场无大面积堆土条件，难以利用开挖土方直接回填；将清除的障碍物均视作产生的建筑垃圾，结构底板及原围护桩无论采取何种方案均需要清除，故不进行计算，新增围护结构合计产生建筑垃圾812 m3。

一体化施工方案不涉及基坑开挖，仅计算钻孔桩设计变更引起的钻孔出土及回填的变化量，分别为2 276 m3及737 m3。除原障碍物外并未产生新的建筑垃圾（表2）。

表1 材料节省汇总

表2 土方及建筑垃圾量汇总

5.3 减少对周边环境的影响

由于废弃底板位置靠近周边商业大厦附楼，附楼为地上6层建筑，下有地下室且无桩基础，采用常规方案则在开挖过程中还将面临原围护桩质量风险、基坑降水风险，因此不可避免地会对周边建筑造成负面影响，并给后期主体基坑开挖留下隐患。一体化施工方案的清障过程几乎不会对周边建筑造成影响，最大限度减少了对土体的扰动。实际监测数据显示，基坑开挖前周边环境的变形数据与开工前相比无明显变化。

6 结语

地下旧基础的清障是当下老旧建筑改建、重建过程中不可避免的问题，本文介绍的一体化施工方案主要是在采用全回转钻机在指定位置引孔清障过程中同步完成钻孔灌注桩施工的方法。其优点在于前期清除局部障碍物后便可以完成桩基及加固施工，不需要施工额外的基坑支护进行二次开挖，大部分障碍物可以留到主体基坑开挖后一并清除。实际施工效果显示，本方案在缩短工期的同时，完成的桩基质量也完全能够满足设计要求；站在绿色施工的角度分析，本方案大幅降低了钢筋、混凝土及水泥的主材消耗量，并避免了基坑多次开挖的风险，减小了对周边环境的影响，可以说是其最大的亮点。