□文/杨 阳 尤雪春

□尤雪春/上海市第七建筑有限公司。

历史风貌区复杂环境下深基坑支护设计和施工技术

□文/杨 阳 尤雪春

通过在天津市市中心五大道历史风貌区复杂周边环境和狭窄场地中进行深基坑的施工实践，除优选围护设计方案外，关键是对基坑围护施工的全过程各个环节上运用技术手段加以综合控制，才能严格有效地控制并减小基坑及周边环境的变形，取得对周边环境理想的保护效果。

深基坑；支撑；栈桥；降水；历史风貌

1 工程概况

云南路商务会馆工程建筑高度12m（阁楼层顶板标高16m），为地下3层，地上4层的私人会馆。规划占地面积1560.3m2，总建筑面积约6815.27m2。建筑效果见图1。

2 基坑概况

基坑呈不规则形状，面积约1300m2。设计开挖深度至-13.1～-13.2m,局部区段落深-13.5m，电梯井位置最深处达-15～-16m。

2.1 周边建筑情况

项目地处天津市和平区五大道繁华闹市及旅游区地段，云南路与重庆道交口处东南侧，基坑周边环境见图2。

东邻天津浩天房地产开发有限公司5.4m，南靠青海省新远对外贸易股份有限公司3.7m，西侧距重庆道2.4m，北侧距云南路1.4m。

离基坑最近的建筑物为天津市和平区重庆道207、209号住宅楼。该建筑建于20世纪初期，为主体3层（屋顶加设阁楼层）砖木结构，平面成矩形，长度约14.52m，宽度为11.61m，总高度为8.90m。楼盖结构采用木龙骨，屋盖结构为硬山架檩，屋面为土板、油毡挂瓦双坡屋顶。该建筑使用近百年，已超过建筑物设计使用年限，历经天津地区地震灾害的影响，虽经简单抗震加固，但建筑物现状抗震构造措施仍不完善，部分上部主体结构构件已存在不同程度的损坏。

2.2 周边市政管线

沿重庆道一侧埋设有路灯、天然气、供电、热力管线，埋深0.36～0.75m；沿云南路一侧埋设有电信、路灯、天然气、供电管线，埋深0.27～0.76m；东南侧为已废除的给水管线，埋深0.69～0.76m；西南侧为供电管线，埋深 0.68～0.75m。

2.3 工程地质情况

依据地质勘察报告，场地地势基本平坦，场地内实测绝对标高为4.27m（相对标高为±0.00m）。该场地埋深40.00m范围内，地基各土层主要物理力学性质见表1。

表1 各土层主要物理力学指标

续表1

2.4 深基坑施工特点

深基坑面积基本占据了整个场地，周边可利用的场地非常狭小。由于施工场地小，机械回转空间小，部分材料加工堆放区只能设在基坑边，对基坑的变形控制造成了一定的影响。

周边原有建筑物距离基坑较近且保护要求高，建筑物牢固性差，墙砖强度等级低，部分外墙开裂，屋盖木檩条顺木纹方向不同程度开裂。为确保建筑上部主体结构的安全性和居住使用功能，基坑开挖前做出加固修复设计，对各类损坏的结构构件采取加设钢筋混凝土圈梁、构造柱、钢拉杆等适宜的抗震构造措施，更换开裂、糟朽及较大变形的木结构构件，做好周边环境及建筑的保护工作及变形控制。

3 基坑围护方案的选择及优化

3.1 设计方案

在确保基坑围护体系安全可靠的前提下，严格有效地控制并减小基坑及环境的变形是围护设计及施工中的一个重点控制项目。即按照“基坑变形控制更严于强度控制”的目标要求，宜采用刚度较大，稳定性较强的围护支撑体系。

经优化和计算，SMW工法桩结合3道钢筋混凝土支撑、对撑加角撑的基坑围护方案能够在满足基坑及周边建筑环境变形控制的同时使成本目标得以实现。

SMW工法桩围护采用规格为3φ850mm@1200mm的三轴水泥土搅拌桩，有效桩长30.5m，水泥采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比为22%，水灰比为1.5；内插H型钢截面700mm×300mm×13mm×24mm，桩长22m。

另外因场地狭小，考虑到后续施工中基坑挖土、混凝土浇筑以及材料的垂直运输，将围护方案进一步优化，在第1道混凝土支撑上布置施工栈桥见图3。

3.2 基坑围护施工过程控制

1）在支护桩施工前完成临近老建筑的安全鉴定并通过设计确认。

2）由第三方监测单位对支护体系、临近建筑、道路、地下管线的变形以及支护体系的内力进行监测。

3）根据勘察报告，工法桩会穿过施工场地的微承压含水层。由于常规设备穿过该段粉土层会存在一定的施工难度，故应确保成桩深度和质量。宜先打试桩，及早发现问题并及时采取应对措施。

4）型钢拔出后，对留下的空隙应及时采取注浆等充填措施。

5）工程桩施工时不得就地打井取水。

6）施工桩位与设计桩位相差不得＞5cm，倾斜度不得＞1.5%，相邻桩施工间隔超过24h，应补桩处理，以保证搅拌桩的搭接；不能补桩的部位采用高压旋喷桩处理。

7）若帷幕漏水，根据水量大小、发展趋势及时采取坑外注浆或坑内堵漏措施。

8）若支护桩间流土，采用打木楔、挂钢丝网混凝土封堵的措施。

4 基坑降水方案

基坑总面积约1560.2m2，周长约165m，采用水泥管疏干井降水方法进行基坑降水。

1）明排水施工。基坑开挖时均采取坑内明排水方法。在内设置井字形排水沟，沟宽400mm、深400mm，泛水为1%，以保证坑内积水泌出排向集水井。集水井按20～30m在基坑内均匀设置，尺寸为400mm×400mm×500mm。现场应配备足够的潜水泵，由专人负责将积水及时抽出坑外汇入外围排水明沟，再用强排方式将沟内积水排出。为确保围护结构安全，集水井及排水沟布置在距离围护1.5m以上位置。

2）水泥管疏干井布置。根据单口疏干井控制面积为250m2的原则，整个基坑共布置9口水泥管井，井深16.5m，孔径700mm，井径500mm。为减小对挖土的影响，疏干井布置均靠近支撑钢立柱。

3）降压井的布置。共设置4口降压钢管井，井深25m，孔径650mm。过滤器为圆式冲孔过滤器，外包滤网。降压井采用1台GPS-10型钻机干取土式回转钻进清水护壁的成孔工艺，成孔后进行下井壁管、滤水管，回填粘性土，洗井等成井施工。

4）坑外观测井。共设置6口坑外观测钢管井，井深22m，孔径 650mm。

5）坑内外水位观测。在降水过程中，由专人负责，24h值班，按时观测坑内外水位下降情况和流量变化等，及时做好记录。

5 土方开挖主要控制措施

1）岛式开挖。挖土方式采用“岛式开挖”，即从剖面上按4个标高段，共分3次开挖至坑底。从平面上每次均从四边角区向中央区对称推进开挖。

2）先撑后挖。挖土施工与支撑施工之间的密切配合是有效控制基坑变形的关键。每次挖土必须严格遵循“先撑后挖”的原则分层开挖，挖土顺序应严格按施工方案要求，与支撑的制作紧密结合，穿插进行；开挖面的高差应控制在4m以内并宜按1∶1.5放坡。对于第2次挖土高差5.55m应当采用分层开挖；挖机如需跨越非栈桥的支撑上运作，则必须先在支撑两边覆土高于支撑顶面300mm并铺设钢走道板架空；严禁挖机在支撑上运行操作。

3）钢筋混凝土支撑。第1次挖土后完成第1道支撑及栈桥体系以及后续每次土方开挖完成后，都应待支撑混凝土强度达到设计要求后方可进行下一次的土方开挖。

4）垂直挖运土机械。挖土工程配备1台长臂挖机在栈桥平台上负责浅层土方的挖运及深层土方的垂直驳运装车，配备2台小挖机入坑开挖深层次的土方并相互传递，驳至栈桥下再由长臂挖机垂直向上传递运土装车。

5）先四周后中央的放坡对称开挖。基坑每次挖土都必须采用“先四周后中央”的岛式开挖流水顺序，四周留坡，坡度≯1∶1.5，待周边范围支撑完成后再挖出中间岛留土。基坑平面上采用对称开挖，以使围护结构和已完成的支撑系统均匀受力，释放应力以减小基坑变形量。之所以采用岛式开挖形式一方面是考虑到，若发现监测数据有异常，基坑变形超过设计要求、周边建筑及道路等的变形量超过设计允许值，可以将中心岛的土方进行回填，以确保基坑安全；另一方面，可以尽快为支撑的结构施工更早的提供工作面，有利于支撑的尽早形成，确保基坑安全。

6）渗水封堵。开挖过程中若发现围护体接缝处渗水，须及时采取有效地封堵措施。

6 基坑和周边环境监测及实施效果

6.1 监测内容

由于基坑开挖时的深井降水导致地下水位变化，挖土卸载过程对周边环境有较大影响，围护结构的施工过程中也将对环境产生较大影响，因此要进行动态跟踪，连续监测，具体监测内容及测点数量详见表2。

表2 基坑及周边环境监测内容

6.2 监测结果

1）地下水位。图4为地下水位监测曲线，在工程挖土阶段，在基坑内布置降水井进行坑内降水施工，通过基坑外侧观测井的水位可知，在基坑开挖过程中，除7月末的季节性水位突变点外，地下水位始终控制在一个合理的范围内。

2）围护结构墙顶水平位移监测结果。图5为围护结构墙顶水平位移监测曲线，可以看出随着各道支撑的布置以及挖土施工的进行，基坑围护结构墙顶的水平位移呈现阶梯式变化，直至挖土结束，围护结构的水平位移最大值约为11mm，数值的变化均处于可控范围内。

3）临近道路沉降监测结果。图6为基坑周边临近道路沉降观测曲线，可知在挖土阶段，基坑临近道路沉降平缓增加，沉降偏大点位于基坑东北侧云南路段，沉降值约为20mm左右，此处距离基坑环向混凝土支撑的距离仅为2.5m左右，属于基坑支撑刚度较为薄弱的环节且外部车辆的运行对沉降的观测造成了一定的影响。挖土施工完毕后，临近道路的沉降变形趋于稳定。

4）临近建筑沉降监测结果。图7为基坑周边建筑平面布置，可知1#楼位于云南路的北侧，6#楼位于重庆道的西侧，两栋建筑虽然比较重要，但均与基坑之间距离较远；而4#楼及5#楼位于基坑的南侧，距离基坑较近，是沉降变形监测的重点对象。

各建筑的沉降观测结果见图8。在挖土阶段，位于基坑南侧距离基坑较近的4#及5#楼沉降最大值约为2.5cm，在基坑施工完毕后沉降变形趋于稳定；道路另一侧的1#楼、6#楼沉降变化较小，基坑施工对其影响很小。

7 结语

由于在基坑围护、挖土降水施工过程中采取了一系列措施，监测结果显示：邻近建筑物的沉降位移，基坑围护及支撑的变形位移均在设计允许范围内且沉降位移变形值基本偏小。实践证明本基坑围护设计及挖土降水方案切实可行，施工中基坑工作状态相对稳定安全，保护了周边地下道路和建筑的安全且对周边环境产生的变形影响较小，达到了预期的效果。

TU473.2

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1008-3197（2012）03-12-04

2012-03-20

杨 阳/女，1987年出生，助理工程师，上海市第七建筑有限公司，从事建筑施工工作。

□尤雪春/上海市第七建筑有限公司。