上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

1.1 项目概况

背景工程由A、B两栋塔楼及裙房组成，A楼建筑高度103.80 m，B楼建筑高度95.80 m，裙房17.50 m，框架-核心筒结构，用地面积16 897 m2。地上23层，地下2层，总建筑面积88 082 m2，其中地下建筑面积24 618 m2（图1）。

图1 项目效果图

基坑开挖面略呈△形，开挖面积约为13 250 m2，基坑开挖深度为9.4 m。基坑围护结构采用钻孔灌注桩挡土、三轴水泥土搅拌桩止水、设置2道混凝土支撑的支护形式。基坑工程安全等级为二级。

1.2 工程地质水文概况

本工程场地与基坑开挖相关的地层从地面往下依次为：①1层杂填土（厚约1.5 m）、①2层灰黑色淤泥、②层粉质黏土层（厚约2 m）、③层淤泥质粉质黏土层（厚约1 m）、③t层黏质粉土（厚约4 m）、⑤层灰色黏土（厚约14 m）、⑥层草色粉质黏土（厚约2.5 m）。

根据岩土工程勘察报告，影响本工程基坑的地下水类型主要为潜水。潜水位埋深一般在地表面下0.3～1.5 m，常年平均地下水埋深0.5～0.7 m。浅部土层的地下水为孔隙潜水，基坑坑底下部为较厚的黏土层，深部的⑦层粉砂层承压水与对本基坑基本没有影响。

1.3 周边环境情况

基坑东侧为二号河，北侧为蒋家浜，河岸距用地红线13.5 m。南侧为莘砖公路，下有大量地下管线，管线距红线3.12 m。西侧有新铺设电力线，距地下室外边线为7.8 m（图2）。

图2 工程周边环境示意

2 围护结构体系设计

综合考虑工程基坑概况和环境因素，本工程基坑采用钻孔灌注桩和2道钢筋混凝土支撑进行支护，采用三轴搅拌桩进行止水[1,2]。

较浅基坑处采用φ750 mm@950 mm钻孔灌注桩作为围护挡土结构，主楼深坑处采用φ850 mm@1 050 mm的钻孔灌注桩作为围护挡土结构。并采用3φ850 mm@1 200 mm，深度为16 m，水泥掺量20%的三轴搅拌桩作为止水帷幕。

工程支撑立柱基础采用钻孔灌注桩，桩径800 mm，桩长27.1 m，立柱采用480 mm×480 mm钢格构，主受力构件为4根140 mm×14 mm等边角钢，立柱插入钻孔桩2.5 m，部分立柱利用工程桩作为基础。

3 基坑变形控制的重点、难点

1）本工程基坑开挖深度影响范围内，主要为流塑的淤泥质粉质黏土和具有一定渗透性的③t层黏质粉土层，土体工程力学性质较差，灵敏度较高，且工程紧邻河道，在外力及水动力作用下，易产生流沙和土体变形；控制先期三轴搅拌桩质量，保证基础稳定性及止水、土体加固效果是基坑施工的重点[3]。

2）本工程基坑面积较大，且呈不规则形状，合理地进行分块挖土，减少基坑暴露时间，尽快形成有效的支撑体系是控制基坑变形的重点[4]。

3）本工程场地较狭小，深基坑施工过程中，材料的堆放及重型机械、车辆的行走产生的荷载将会引起基坑变形。控制施工过程中基坑边的荷载是基坑变形控制的关键点之一[5]。

4）基坑土方开挖至设计标高后，部分区域开始进行底板施工，另有部分区域则开始进行坑中坑施工，此时坑内工序多、设备杂、施工作业人员多、时间周期长，因此，合理规划安排这一阶段的工序搭接，实现底板的快速浇筑成型，是基坑变形控制的关键[6]。

4 基坑变形控制技术措施

4.1 支撑优化设计

本工程占地面积较小，为了避免基坑周边材料堆放超重、大型机械、车辆行走时产生过大荷载引起较大的基坑变形，对栈桥布置进行了优化，利用栈桥作为材料堆场和重型车通道。优化后的栈桥垂直交叉，平面呈倒T形，连通工地西、南2个出入口。土方空车由南门进入，装载土方后由西门运出；材料运输车辆由西门进入，材料卸运后由南门出去，避免过大的施工荷载导致基坑南侧围护、管线产生较大变形（图3）。

图3 栈桥优化设置示意

4.2 基坑降水控制

根据地质报告显示，本工程基坑施工不涉及承压水问题。综合考虑降水要求及环境问题，项目施工过程中以疏干井降水为主。本工程设置的疏干井深度均为15 m，局部深坑处降水井深度为18 m。疏干井降水面积控制在单井200 m2，共布置真空井65口。

本工程开挖至-6.0 m时，由于下层土渗透性差，深井降水难以保证降水效果，故临时增设轻型井点对基坑内进行降水，共布置14套轻型井点，间距为10 m，同时设置 5口深15 m观测井，用以观测基坑地下水位情况。

本着绿色环保的原则，基坑施工期间严格实行按需降水，严禁超降水，基坑土方开挖过程中共降潜水2 786 m3，从根本上确保了周边环境的可控。

4.3 土方开挖施工

为有效控制基坑变形及周边环境安全，本工程挖土措施为：优化栈桥、增加挖土平台、合理留置边坡土坡、提高角撑区域混凝土强度等级、缩短技术等待时间，从而尽最大可能加快出土速度。

整个基坑分为4个区域依次开挖，先中后边，分层、分块施工，充分利用时空效应，最大限度减小基坑及周边环境变形（图4）。

考虑到本工程基坑南侧管线较多，且南侧围护跨度较大，对土体开挖时产生的应力释放抵抗力较差。因此，土方开挖时采取从中间向南北两侧同时推进、优先形成南北向对撑的措施，减小基坑南侧的延长面，从而控制南侧围护变形。

图4 土方开挖分区示意

同时利用南北对撑将基坑分割为东、西2个相对独立的小基坑，独立进行施工作业，增加了作业面和作业空间。土方开挖时采用二级放坡，放坡比例1∶2，平台宽度不小于5 m（图5、图6）。

图5 土方开挖工况（一）

图6 土方开挖工况（二）

4.4 加厚配筋垫层作为临时支撑

从第3层土方开挖至混凝土底板施工完成，基坑已开挖至设计标高，此时土体压力导致围护结构的变形也达到最大，为了最大程度上减小此阶段基坑的变形，施工中加大了垫层厚度，并在垫层中增加配筋（垫层厚度由原设计100 mm改为300 mm，沿基坑5 m范围内配φ10 mm@100 mm双层双向钢筋），在混凝土内掺入早强剂，利用垫层作为底板施工阶段围护结构底部的临时支撑，抵抗底板施工阶段围护结构的变形。

4.5 减小水土压力

本工程紧邻河道，且土质条件相对较差，水土压力的大小对于基坑的稳定性的强弱起着至关重要的作用。本工程采取对周边道路开裂处进行压密注浆封堵的措施，防止地面水渗入土体内，增加坑外水土压力。同时在土方开挖至设计标高后及时设置排水沟及集水井，利用抽水泵将基坑内的明水排出，防止土体被浸泡，降低土体自身抗变形能力。

针对基坑东侧和西侧紧邻河流的情况，采用钢板桩（28#槽钢，L=9 m）作为东、西两侧围护结构，同时利用φ700 mm@500 mm双轴搅拌桩进行土体加固，降低河道对基坑的影响。

5 基坑变形监测

由于本工程基坑周边环境较为复杂，因此，在施工过程中，沿支护结构每20～25 m布设水平位移观测点和墙体测斜位移监测点，在基坑周边道路及管线处每20 m布设沉降观测点，同时在基坑支撑内布设轴力监测和立柱沉降监测，从而确保周边环境及基坑的变形、沉降始终处于安全可控的范围内。

整个施工过程中，监测数据显示围护桩倾斜最大值为26 mm，墙顶水平位移为19.5 mm，管线下沉最大值为10 mm，立柱桩沉降为17 mm，均小于设计报警值，基坑开挖施工一直处于安全可控的情况之下，并未对周边环境造成比较大的影响。

6 结语

本工程在紧邻河道、周边管线较多、土质较差的条件下进行了深基坑施工，通过优化支撑栈桥设置、选择合理的挖土工况、提高局部支撑的混凝土强度等级、利用加厚配筋混凝土垫层作为底板施工阶段围护的临时支撑、加强监测等技术措施，有效地控制了施工过程中的基坑变形，确保了基坑施工一直处于安全可控的情况之下，也为以后类似工程的施工提供了成功的借鉴[7,8]。