复杂环境条件下深基坑工程施工关键技术.pdf

1、建筑施工第45卷第11期2171复杂环境条件下深基坑工程施工关键技术左海峰 陆顺康 龚子云上海建工五建集团有限公司 上海 200063摘要：针对闹市区工程周边环境复杂，对确保周边环境安全提出的高要求，结合施工实际，进行了关键技术的研究。介绍了复杂环境条件下深基坑施工策划，支护结构、基底加固、土方开挖降水、支撑与换撑等施工关键技术。实践证明，施工实施效果良好，相关施工经验为类似工程提供了参考。关键词：深基坑；周边环境复杂；分区顺筑；关键技术中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)11-2171-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.11

2、.006Key Construction Technology of Deep Foundation Pit Engineering Under Complex Environmental ConditionsZUO Haifeng LU Shunkang GONG ZiyunShanghai Construction No.5(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200063,ChinaAbstract:In view of the complexity of the surrounding environment of downtown projects and the hig

3、h requirements for ensuring the safety of the surrounding environment,the key technologies are studied in combination with the actual construction.This paper introduces the construction planning of deep foundation pit under complex environmental conditions,and the key construction technologies such

4、as supporting structure,base reinforcement,earth excavation and dewatering,and support and support replacement.The practice proves that the construction effect is good,and the relevant construction experience provides a reference for similar projects.Keywords:deep foundation pit;complex surrounding

5、environment;sectional forward construction;key technology2 工程难点与应对措施2.1 工况复杂，工期紧张基坑周边有高压线、轨交车站、河道与防汛墙、老旧民居、公有建筑、企业办公楼等分布，施工工况复杂。针对上述情况，对深基坑的施工顺序进行优化，将基坑区域划分为A区域（西侧）与B区域（东侧），并在2个区域之间设立中隔墙，同时B区域围护结构利用轨交15号线大渡河路站现有地下连续墙，待轨交站北端头井B3层中板完成后开挖A区域，待大渡河路站西侧附属结构全部完成后再开挖B区域。将基坑施工过程中对周边环境造成的影响降到最低。2.2 交通组织与场地限制影

6、响大项目唯一的施工出入口（大渡河路侧）被轨道交通项目所占用，所有的机械及材料运输均需要通过轨道交通项目场地进出，施工管理与协调工作困难大。针对上述情况，统筹策划并分阶段合理规划场地布置，采用定型化、标准化的移动式临时房，与设计单位沟通设置合理的施工栈桥，编制材料与设备进出场计划；细化每个阶段交通组织并加强协调管理，基坑施工阶段统一土方车辆进出线路，重新规划道路使用，成立场内交通协调小组。2.3 深基坑的风险控制基坑开挖深度大，安全等级为一级，东侧近轨道交通区域环境保护等级为一级，其余为二级，风险控制难度1 工程概况某工程位于上海市普陀区金沙江路930号，虬江以南、大渡河路以西、金沙江路以北合围

7、地块内，地处闹市区，需建1幢12层办公楼，地下3层，基础采用桩筏基础，建筑规划高度79.95 m。地下钢筋混凝土框架结构，地上钢框架结构。本工程基坑面积约4 058 m2，周长300 m，基坑呈不规则梯形，开挖深度16.9417.54 m，电梯井、集水井等局部深坑落深1.352.85 m。基坑周边23倍开挖深度范围内，分布1座220 kV高压铁塔、在建的轨道交通15号线大波河路站、已建轨道交通13号线大渡河路站、长风集贸市场及长风二村居民区、华师大住宅区、华大科技园楼、垃圾房、电线杆、河道与防汛墙，等等，另外给水管、通信管、电力电缆及新增的1条110 kV电缆箱涵临时改迁至基坑B区内，基坑局部

8、利用车站出入口与风亭围护结构。老旧小区普遍年限久远，结构基础形式以浅基础为主。道路两侧地下管线密集，周边环境是本工程基坑施工重点保护对象。作者简介：左海峰（1982），男，本科，高级工程师。通信地址：上海市普陀区大渡河路858号（200062）。电子邮箱：收稿日期：2023-08-14地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION202311Building Construction2172大。针对上述情况，合理设置开挖流程控制基坑变形，基坑开挖分段、分层、分单元实施，控制每一单元的开挖、支撑与底板浇筑时间，尽可能预留土堤护壁，减少因开挖卸载而引起的基坑变形，采用小型挖掘机在基坑内

9、挖掘与水平驳送，利用轴压伺服系统减小对基坑的变形影响；进行纵坡稳定性控制，分层开挖与控制放坡比，做好基坑疏干降水，铺设塑料膜护坡，设置大功率抽水设备；对支撑体系进行稳定性控制，钢支撑系统可靠性稳定性控制与支撑竖向荷载控制，设置稳定可靠的支撑桩，专人随时观察与调节；加强施工监测，成立专门监控小组，监测信息实时分析并及时反馈机制。2.4 轨交地铁车站保护要求高本工程东侧为同期施工的轨道交通15号线大渡河路站，如何在施工的同时确保地铁车站的安全是本工程的重点与难点。针对上述情况，采用分区施工的方法，先施工风险系数较小的区域，风险较大区域待大渡河路站西侧附属结构完成后再开始开挖。为确保风险较大区域施工

10、时基坑的稳定，特别在B区域采用混凝土支撑钢支撑（带轴压伺服系统）的混合支撑体系。在中隔墙部位设置后浇带，待B区结构回筑完成后再凿除中隔墙，进行A、B区连通。3 施工总体策划本工程施工场地有限，周边环境复杂，尤其220 kV高压线、轨道交通、河道与防汛墙、老旧民居、公有建筑、企业办公楼建筑以及道路两侧地下管线密集对基坑施工期间的变形较为敏感，方案前期策划比选是至关重要的一环。经过缜密的分析，本基坑施工采用分区（2个区）顺筑法的施工组织方式。主要是减少基坑支护体系变形的影响，确保周边环境的绝对安全。同时可利用未施工区域解决施工场地有限的问题。4 施工关键技术4.1 支护结构施工本基坑分成A、B共2

11、个区。其中，A区基坑面积3 557 m2，周长约273 m，B区基坑面积501 m2，周长约110 m。基坑围护采用厚800 mm/1 000 mm地下连续墙（局部“两墙合一”）围护，局部围护结构利用地铁车站及附属结构的厚1 000 mm/1 200 mm地下连续墙。A区坑内沿竖向设3道钢筋混凝土支撑（局部落深处增加1道609 mm钢支撑）。B区设4道水平支撑（首道为钢筋混凝土支撑，其余为带轴压伺服系统的609 mm钢支撑）。支护结构施工是基坑工程施工的重要环节之一，其施工质量直接影响基坑安全。地下连续墙施工采用1台/套SG60成槽机作业并采取跳打的方式确保施工质量。施工前先经过试成槽确定各项

12、参数措施，采用锁口管接头形式。地下连续墙槽段长度不大于2.8 m时采用1根导管连续浇筑，长度不大于6.0 m时采用2根导管同时连续浇筑，槽段长度大于6.0 m时采用3根导管同时连续浇筑。为控制竖向沉降量，每幅墙内2根墙底注浆管，插入墙底下0.5 m，每根注浆管的水泥用量为2 t，施工中以控制注浆量为主，注浆量与压力双控。与轨道交通15号线2号风亭地下连续墙之间采用MJS工法桩填充，MJS采用2 000 mm定角度180高压旋喷桩，间距为1 500 mm，严格控制水泥用量、水灰比、喷射压力、提升速度、喷射量等技术指标，确保接缝止水质量满足要求。基坑B区（东西向）剖面如图1所示1。第1道水平钢筋混

13、凝土支撑轨交15号线大渡河路站标准段 B区B区 A区整平地面+3.99 m第2道水平钢支撑（带轴压伺服系统）第3道水平钢支撑（带轴压伺服系统）第4道水平钢支撑（带轴压伺服系统）地铁围护墙工程桩中隔墙工程桩图1 基坑B区（东西向）剖面支护示意临时地下连续墙可回收后张无黏结预应力技术应用，以A区基坑西侧地下连续墙（A2-3）北段第2和第4两个槽段作为测试对象。第2槽段为原普通地下连续墙，第4槽段为预应力地下连续墙。该地下连续墙厚度800 mm，每幅长5.85 m，槽段总长度44.15 m。地下连续墙迎坑面原纵筋4根32 mm300 mm，迎土面原纵筋3根28 mm300 mm均不变，仅在A2-3第

14、4槽段中增加试验所需的预应力筋。预应力的配筋，按迎坑面（迎土面）纵向受力主筋配置2根28 mm300 mm（1根28 mm300 mm）的情况下，其余受力主筋按抗力等量代换为预应力筋。代换计算中的HRB400普通钢筋抗拉强度设计值取360 N/mm2，预应力钢绞线的抗拉强度设计值取1 120 N/mm2。经计算，迎坑面配设预应力筋515.2 mm 300 mm，计18束。长束预应力筋固定端在标高29.45 m处，孔道长32.35 m，短束预应力筋固定端在标高26.45 m处，孔道长29.35 m，两侧面长束和短束均间隔布设。根据试验数据可知：在满足地下连续墙变形的情况下，可回收部分地下连续墙主

15、筋是可行的。4.2 基底加固本工程在建基坑开挖影响深度范围内以杂填土为主，含左海峰、陆顺康、龚子云:复杂环境条件下深基坑工程施工关键技术建筑施工第45卷第11期2173较多碎石块。场地内留有旧基础、电力管道等障碍物，浅层3-1层砂质粉土较厚，易产生流砂、管涌，同时可能与虬江水相连通，因此抵抗变形能力弱，于基坑变形控制不利。为控制基坑支护及坑外土体的变形，采用2台SJ-20型旋喷钻机作业，三重管工艺800 mm600 mm高压旋喷桩对坑内的软土土体进行被动区地基裙边、填充与深坑加固处理。采用1台/套JB160三轴搅拌桩机作业，850 mm 600 mm三轴搅拌桩槽壁加固（套打1孔）深度21.94

16、 m、裙边加固深度5.00 m、抽条加固深度5.00 m、满堂加固深度13.8017.25 m、墩式加固深度5.00 m，水泥掺量20%，要求槽壁加固水灰比取1.5，严格控制下沉、提升速度，确保水泥掺量符合要求。为确保地基加固施工质量，施工前先经过试成桩确定各项最合理的施工参数，配足机械设备，合理安排施工流程与进度要求2。4.3 基坑降水本工程基坑开挖影响范围内土层含水量较大，处于饱和状态，决定采用真空深井降水，主要技术措施如下：1）疏干井：按照250 m2布置1口井原则，A区疏干井13口，井深25 m，B区疏干井2口，井深25 m。2）坑外观测井（兼回灌井）：基坑外布置观测井2口，井深25

17、m。承压水观测井2口，井深41 m，观测井与应急回灌井根据需要适时共用，开挖期间坑外观测井应加置数套回灌设备以备不时之需。3）减压井：结合开挖深度及基坑围护深度，主体地下室区域（含落深区）需布置第层降压井。外围采用了44.75 m深地下连续墙，隔断第1层，进入第2层。坑内共布设8口，井深41 m。以满足承压水抗突涌稳定性计算的要求。严格按照按需降水的原则实施，此外选择具有相应丰富经验的专业团队来实施。4）基坑降水期间，须加强日常巡视与抽水设备的维护保养，一旦发现问题应及时上报处理，确保抽水设备始终处于最佳运行状态3。4.4 基坑开挖与支撑施工1）基坑采用“明挖顺筑法”开挖施工，严格遵循分段、分

18、层、分单元、分块、对称、平行、留土护壁，限时完成开挖与支撑的原则。各基坑分区开挖顺序逻辑关系如图2所示。543364112图2 各基坑分区开挖顺序示意2）基坑开挖施工需与支撑施工交叉搭接流水施工作业，在挖土完成一定量施工作业面之后应及时穿插支撑施工，减少上下道工序的间歇时间，从而加强土方开挖与支撑施工进度要求。基坑划分2个区域，其中：A区基坑挖深16.94 m，分4层土，土方量59 634 m3，B区基坑挖深17.54 m，分5层土，土方量7 799.89 m3；细分减小挖土中间盆分区控制在1 000 m3内，结合L形栈桥板及基坑大小细化开挖单元，尽量减少基坑暴露时间。根据支撑不同形式，混凝土

19、支撑开挖至支撑垫层底，钢支撑开槽开挖，A区除首层和第4层土方外，其余层开挖优先形成东西向对撑为原则。B区基坑近轨道交通15号线主体车站一侧第2第4道采用自适应伺服系统800 mm16 mm钢管支撑，安装后分级施加预应力，竖向支承系统采用临时角钢格构钢立柱结合柱下钻孔灌注桩，确保基坑侧向变形尽可能小。通过传感器对支撑体系实时监测，控制基坑变形，确保周边环境安全。根据栈桥板划分为6个区域开挖，共布置2个取土点于栈桥板上，第2、第3层土采用2台PC300长臂挖机，第4层土采用2台抓产挖掘机，坑内布置4台PC-60小型挖机辅助作业。根据支撑形式划分为4个区域开挖，共布置1个取土点于基坑西侧，第2第5层

20、土采用PC300长臂挖机，第4、第5层土采用抓产挖掘机，坑内布置2台PC-60小型挖机辅助作业。3）施工前开挖条件验收工作应落实到位，分块分区开挖应明确前一块底板垫层完成且达到设计强度，钢筋落坑后，再开挖后一块，局部深坑的开挖应待周边垫层完成后再行开挖。注意临时边坡坡比、两级放坡、施工便道、出土口、出土流线及出土时间等控制。最后一层土体开挖时结合底板后浇带位置采取由远及近的施工原则作业，开挖至坑底时应及时组织验槽，及时浇筑垫层并施工底板，基坑形成水平向约束控制支护结构的变形。4）落深坑区域必须在普遍区域垫层浇筑并到达设计强度后进行开挖，按照先浅后深的原则作业。5）换撑采用多种形式：底板后浇带用

21、强度等级Q355B的H400 mm400 mm13 mm21 mm型钢支撑，标高同底板中心标高；底板与围护结构用C35混凝土板带，厚同底板，标高同底板顶标高，通长布置；B区2号风亭及B区7号出入口在地下1层用强度等级Q355B的H500 mm型钢；楼板与围护结构用厚300 mm的C30混凝土板带，标高同楼板面标高；B区与7号出入口在地下3层用强度等级Q355B的609 mm16 mm钢管斜撑。换撑工作与各层结构板浇筑同步进行，地下室坡道应随楼层同步施工，不能错层施工。6）A区北扩部分上方有220 kV高压线，其最低处呈东北高西南低，离地高度最低19.5 m，安全距离6 m。围护结构采用厚1 2

22、00 mm地下连续墙，北端头井墙长51.8 m，十字钢板接头。地下连续墙钢筋笼采用整体制作，整体吊装入（下转第2181页）左海峰、陆顺康、龚子云:复杂环境条件下深基坑工程施工关键技术建筑施工第45卷第11期2181高阔:季冻区台地建筑群挡土墙及土方施工关键技术7 季冻区冬季道路防滑措施针对低温条件路面雨雪结冰，车辆运输困难，易造成交通安全事故的情况，通过在道路面层内或者路基层与路面层之间安装发热电缆，对路面加热达到自动融冰雪的目的。温度根据雪的大小、积雪厚薄调节，融雪发热电缆表面温度可达到4565，利用电伴热系统实现施工道路融雪除冰，确保施工机械、材料运输等交通安全顺畅，对场内道路纵坡大于5%

23、的路段敷设融雪电伴热系统，取得了良好效果。8 结语针对季冻区台地建筑群挡土墙施工难点，采取了一系列关键技术保证了工程顺利推进，取得了较好的社会效益和经济效益，形成以下总结，以期为类似工程提供借鉴。1）通过对拟选的3种挡土墙形式进行全面分析，结合场地条件，确定了各区域最优挡土墙。2）基于无机倾斜摄影技术获取场地基础信息，并借助BIM技术建立场地曲面面型，辅助大体量土方平衡分析，降低土方开挖运输成本，助力节能减排，数字化技术的应用提高了项目管理水平。3）从优化施工工艺和设计角度采取防冻害措施，保证挡土墙的安全，并采用智能化监测手段对施工和使用阶段进行了周期性监测，提高了监测效率。4）针对台地建筑施

24、工道路面层低温条件雨雪结冰路况，采取电伴热系统，保障了施工车辆的安全通行。1 唐雄威.低山丘陵场地大体量群体工程施工关键技术J.建筑施工,2022,44(7):1689-1693.2 辛佩康,高丙博,蔡志宏.无人机实景建模在大区域施工场地精确踏 勘中的应用J.上海建设科技,2020(3):101-104.3 杨佑发,王一功,李元初.山区台地框架建筑抗震性能研究J.振动 与冲击,2007,26(6):36-40.4 孔丹.复杂地形条件下工业园规划中的土石方平衡优化研究D.长 沙:中南大学,2013.5 刘宇,方飞,孟宁.基于测量机器人的基坑变形自动化监测技术应用 研究J.工程技术研究,2023,

25、8(5):100-102.6 任新,徐云伟,李艳丽.挡土墙在北方地区的防冻害设计J.黑龙江 水利科技,2010,38(2):53.（上接第2173页）槽。220 kV超高压线下成槽采用低净空成槽机成槽，钢筋笼制作采用分节制作，共分为7节钢筋笼吊装，槽口对接。需对高压线进行保护，减少施工风险。北端头井高压线下地下连续墙施工难度极大，主要采用以下针对性技术措施：1）现场成槽机采用SG60，成槽机高度不满足净空高度，因此对成槽机进行改装。拆除中间桅杆，降低成槽机高度，满足净空要求。成槽机抓土后无法直接装车，需把土放置在地面，再由挖机配合装入土方车后运走。2）220 kV高压走廊距离地面非常近，经过计

26、算钢筋笼总重61.6 t（不含吊具），采用200 t履带吊吊装，并在履带吊上安装限位装置，并且在端部安装报警装置，在即将达到6 m限位时会进行警告。3）钢筋笼对接耗时长、分节多，进行成槽静止试验，模拟对接钢筋笼时槽段的状态，最终确定采用加长TRD槽壁加固，深度同地下连续墙同深，以确保钢筋笼下放的安全。4）钢筋笼主筋为32 mm，对接面接驳器无法操作，最终采用增加钢筋截面减少钢筋数量，同比例换算成40 mm钢筋。系统性统计每次钢筋笼抓土、下放、对接、锁扣管下方、混凝土浇筑、接头箱上拔以及吊装时间。5）编制针对性应急预案，并请专家指导。制定一系列安全措施悬挂于施工区域，针对性安全技术交底，从管理角

27、度做到细致入微。最终此处地下连续墙施工顺利完成，并且在此后的土方开挖以及结构回筑时没有发生任何问题。6）基坑施工阶段通过业主委托的第三方监测，实时监测基坑支护体系、周边管线、道路、建（构）筑物、河道和防汛墙的变形情况，根据监测数据随时调整施工，第一时间消除安全隐患，确保安全施工顺利4-5。5 结语本工程地处闹市区，基坑邻近220 kV高压线、轨道交通、河道与防汛墙、老旧民居、公有建筑、企业办公楼等施工作业，周边环境复杂，施工场地有限，土质土层差。通过前期方案策划，科学安排施工流程，通过精细化管理采取有效合理的技术措施，确保了周边环境的安全。取得了较好的社会效益和经济效益，相关经验为类似工程提供了借鉴。1 林备战,卓丞权,陆志君,等.复杂地质条件下深基坑施工中的关键 技术J.建筑施工,2008,30(10):861-864.2 乔勇星.复杂环境下深基坑施工关键技术探讨J.建设监理,2022(9):89-91.3 刘爽,李伟玲,廉恒,等.城市中心复杂环境下深基坑工程施工关键 技术研究J.建筑施工,2018,40(11):1862-1864.4 校俊.建筑工程深基坑支护施工关键技术探究J.建材与装饰,2023,19(7):15-17.5 郭晋源.建筑工程中的深基坑支护施工关键技术的应用J.建材发 展导向,2023,21(2):145-147.