复杂环境下深基坑施工技术优化及决策

沈立SHEN Li

（上海东飞环境工程服务有限公司，上海 201304）

1 工程概况

金桥汽车产业基地06-02 地块住宅新建项目位于浦东新区金桥汽车产业基地，东至西群河及申启路，西至申江路，南至轲桥路，北至东力新村小区。项目用地面积41014m2，如图1 所示，包括12 幢7～8 层的住宅建筑，1 座KT 站、3 座PT 站、地下车库等，住宅采用装配式建筑进行设计施工，预制范围为首层至顶层。

图1 本项目平面图

如图2 所示，本项目基坑分地下一层区域和地下二层区域：地下一层区域，基坑面积约7430m2，普遍挖深7.3m；地下二层区域，基坑面积约25120m2，普遍挖深9.3m。基坑支撑围护体系采用三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+钻孔灌注桩+钢筋混凝土内支撑，首道支撑设置栈桥板。

图2 本项目首道支撑原设计图及施工红线

本项目设计要求自然地坪卸土至相对标高-0.900m（下文均为相对标高），地下二层区域坑边施工总荷载不得大于20kN/m2，地下一层区域为30kN/m2。在基坑开挖中总体流程为先深后浅，先施工地下二层区域，后施工地下一层区域，遵循分层、分块、限时、跳挖的原则。

2 施工难点及应对策略

2.1 大面积深基坑场布难

本项目基坑开挖深度一般，但开挖面积较大，总面积约32550m2，东西向边长达285m，属大面积深基坑工程，约占项目红线范围区域的80%。

其中，基坑东侧距离西群河河道边线约10.4m，驳岸顶与项目红线重合，与基坑相距约4.4m。项目红线与南侧轲桥路边线重合，距基坑约5.9m。北侧红线与东力新村小区围墙重合，距地下一层区域最近处为8.7m，最远处也仅10.4m。

地下二层区域施工期间，仅北侧和西侧有空置场地可作为临设及堆场，场内道路也需依靠栈桥连通。如何合理做好场地平面布置，将极大影响项目的顺利开展。

2.2 环境复杂文明施工难

对本项目红线范围内及周围的各种管线排摸，涉及五家管线单位，如图3 所示，包含：天然气、电力、信息、电信、上水。需保护管线主要位于南侧轲桥路，且埋深较浅，在路面下0.5～1.0m 之间。

图3 南侧轲桥路下管线与基坑位置关系

东力新村居民楼为上世纪90 年代砖混结构，设置有条形基础。其结构距离基坑均在2 倍开挖深度外，但东西两幢居民楼紧贴围墙，施工期间势必对居民产生影响。

2.3 客观因素影响赶工难

无论是基坑开挖过程中跳仓开挖浇筑的技术要求，还是新型模块化小型PC 构件吊装的不可控性，对于按期封顶而言，本身就是严峻挑战。为给上部新型PC 构件施工留出富足时间，需要适当加快深基坑施工进度。又恰逢2020 年新冠疫情影响，难以实现2021 年春节前完成地下二层施工区域全面出零的原定计划。

2.4 应对策略

为正确应对以上特点难点，在项目的策划阶段和实施阶段，采用赫伯特·西蒙的管理决策流程，重点加强决策流程中信息获取阶段的工作，对本项目基坑施工技术路线进行系统地规划与制定，从而推进项目的实施（见表1）。

表1 本项目管理决策流程

3 平面布置及栈桥优化

3.1 坑边道路标高调整

如图4 和图5 所示，本项目场地设计标高为-0.900m，与东力新村场地标高-0.800m 和西侧申江路标高-0.700m接近；但与轲桥路一侧道路标高-0.600～1.100m（由西向东起坡）有较大高差。

图4 南侧轲桥路侧围护设计标高

图5 轲桥路现状

因轲桥路道路标高较高，管线埋深较浅，基坑边距离轲桥路红线较近，若按现有围护图纸要求卸土，较大风险扰动甚至损坏轲桥路道路、管线。故考虑将南侧场内道路标高与轲桥路标高尽可能保持一致，经整平硬化后标高为-0.700～-0.240m。北侧东力新村为本项目施工时重点保护区域，该侧场内道路施工时为避免产生较大影响，经整平硬化后标高为-0.800m。

根据场内坑边道路标高的调整，形成了北低南高、西低东高的场内道路布置，场内有组织排水应与场内标高相适应，由申江路一侧接入市政管网。但现有办理的排水许可证中所规定的接入点位于轲桥路一侧，在大临方案编制时与甲方及时协商，重新申报了排水接入点。

为确保坑外有组织排水，避免地面积水灌入坑内造成安全隐患，如图6 所示，本项目排水明沟采用砖砌+抹灰形式，深度随道路走势沿着远离基坑一侧布置，达到1～2‰泛水，最浅处为250mm；每隔50m 设置一处500mm 深集水坑；坑边道路采用≥200mm 厚C30 混凝土浇筑，同步浇筑挡水反坎。

图6 道路及排水剖面示意图

3.2 栈桥优化

现场临时办公区设置于基坑西侧10m 处，在基坑开挖深度1 倍范围之外；而北侧场地作为本项目唯一可利用的场内道路，设置地磅及洗车池等生产设施；轲桥路大门处无设置洗车池条件，采用环绕式截水沟作为简易车辆冲洗场地。

在合理布置场地的情况下，仅留有场地北侧道路作为主干道，需充分利用栈桥，方能实现场内道路的环通。现场踏勘时，对比既有围护设计图纸，首先发现由于基坑边线过分接近于南侧道路红线，在栈桥板未与南侧出入口接顺的情况下，工程车辆难以进入。其次，东、南、西三侧在无法行车、无法挖机作业的情况下，势必挤占北侧场地及栈桥作为出土作业点，现有栈桥设计条件下，易造成场内车辆通行不畅，且北侧坑边车辆荷载难以控制。

如图7 所示，在充分考量现状场地条件后，紧紧围绕项目安全可行提出栈桥优化方案：

图7 栈桥优化方案

①调整栈桥布置位置，使其中南北向能正对轲桥路侧出入口。并考虑到出入口与栈桥板面标高-1.200m 之间存在高差，为保证工程车辆入场安全，在进口栈桥斜坡车增设喇叭口。

②考虑到栈桥上每跨内最多只能分布一辆施工机械，栈桥需兼顾基坑开挖、栈桥通车、材料堆放的功能，需适当增加栈桥板结构，保障施工动线流向顺畅。其中，地下二层区域南北向栈桥宽度10m，各向东西侧增加2 跨栈桥，以提供出土平台；地下一层区域开挖时，北侧最窄处不足9m，增设栈桥板以避免开挖时阻碍坑边道路。

③栈桥的增设使得开挖点至栈桥装车点距离为挖机作业半径的2-3 倍，适当提高了基坑开挖效率。

④栈桥局部设置堆场以缓解北侧场地卸料及取用压力，明确栈桥局部堆载不得超过20kPa。

⑤轲桥路出入口栈桥斜坡处和北侧场地地下二层区域是场内重交通区域，适当加强围护排桩。北侧地下二层区域围护桩加强，坑边施工荷载可由20kN/m2上调至30kN/m2，更符合现场实际情况。

4 开挖顺序优化

考虑到本项目总体工期紧张，在编制《深基坑施工方案》时与设计沟通，将地下一层区域的首道撑与地下二层区域的首道撑同步施工，可在地下二层区域出零后尽快开挖地下一层区域基坑。待地下一层区域首道撑养护完毕后，在拟行车区域覆土300mm 并铺设20mm 厚钢板作为施工便道。

本项目基坑总体施工流程如图8 所示。其中，地下二层区第二皮土根据设计分块盆式开挖，按先形成对撑后形成角撑的开挖原则，分层分块跳挖，并及时施工第二道砼支撑。

图8 基坑施工流程图

在开挖第三皮土时，根据设计要求跳仓开挖，后区开挖条件为前区底板施工完毕并达到设计强度的80%。在原设计中，跳挖分块为A-D，4 个分块序号意味着4 段养护周期，不利于地下室结构的出零计划。通过分析发现，设计在分块时，将A 区划分6 块、B 区3 块、CD 区各4 块（如图9所示），在A 区分块一定的情况下，后区分块多于前区，往往意味着前区（B 区）的分块并不合理，是为了满足跳挖原则而产生了过多的相邻分块，导致未能充分利用施工作业面。

结合工程实际情况，根据结构后浇带位置，以开挖长度不大于原设计分块边长的原则，在不影响主楼底板分区（原AB 区）的前提下，如图10 所示调整地库分块方式，减少分块之间的临边关系，从而减少分块序号，缩短总的混凝土养护周期，加快结构底板施工进度。

图10 地下二层底板施工开挖顺序

5 地下室局部出零赶工方案

受2020 年新冠疫情影响，地下室总体施工进度滞后，为满足2021 年二季度预售要求，业主提出2021 年春节前应完成，4#、8#、9#楼及其之间地库B1 层结构。

此时，本项目基坑开挖受土方外运卸点管控限制，无法按计划同时开挖多个作业面，地下室结构总体上由东向西施工。地下室底板共17 个分块，截止至2020 年12 月8日，混凝土浇筑完成10 块，钢筋绑扎完成3 块，钢筋绑扎3 块，待开挖1 块（如图11 所示）。

图11 项目施工进度平面示意图

根据现场实际工况，当下施工作业效率为：模架安装6.5m2/d·人，钢筋绑扎0.7t/d·人，混凝土浇筑2800m3/d（2台泵车）。而现有模架安装工80 人，钢筋工95 人，通过对剩余工作量分析，在2021 年2 月1 日（腊月二十）前，不具备完成4#、8#、9#楼及其之间地库B1 层结构的可能。与建设单位协商，将春节前出零计划调整为9#楼B1 层结构完成，以满足其考核节点要求（见表2）。

表2 调整计划与原计划可行性分析

基于9#楼区域位于基坑平面凸起部位，1#-8#楼基坑整体呈狭长型，结合对撑、边桁架布置情况，提出可适当提前拆除9#楼区域支撑，以实现局部出零任务。报设计单位验算，该工况能满足基坑安全。

据此，项目部在不违背设计图纸及深基坑专家评审要求的前提下，优化并明确以下施工工序（如图12 所示）：

图12 赶工方案平面示意图

①地下室二层区域最后一块底板浇筑完成后（2020年12 月29 日），遵循“先角撑、后对撑，先次要构件、后主要构件”原则拆除第二道支撑。

②优先保障B2 层3#、7#楼（a15 轴）及其东侧结构的施工进度，该范围浇筑完毕并达到80%设计强度（2021 年1 月18 日），局部拆除东北侧9#楼区域首道支撑（a27～a38 轴交1T～2A 轴），其余区域首道撑保留。

③2021 年春节前完成9#楼及其北侧地库结构（含换撑）出±0.000m；地下室二层区域剩余B2 层结构及换撑施工完毕。

④其余事项遵照原设计要求执行，做好相关监测数据的观察与分析。现场配置快硬水泥、ϕ609 钢管等应急抢险物资。

6 实施效果

本项目基坑开挖过程中遵循设计图纸及专家评审意见执行，通过比较选择了较优的技术方案，保障了项目各项目标的达成。

6.1 策划充分

本项目在进场前，通过细致的现场踏勘，在充分了解周边环境制约因素的前提下，结合设计要求、施工规范等，合理布置场地的同时，对既有围护设计中与现场存在出入的情况妥善调整；合理划分开挖分区，避免了不必要的混凝土养护技术间歇。在项目策划阶段，就确保了施工必要的场地条件和通行条件，明确了开挖及地下室结构施工先后顺序，使得基坑施工期间场内车辆通行有序，施工机械作业井然有序，奠定了项目按计划实施的前提。

6.2 经济合理

通过对设计图纸的深入研读、分析，合理优化栈桥布置，提供了足够的装车作业面，也保障了场内车辆通行。在仅增加4.2%栈桥面积（311m2），费用增加约24.3 万元的情况下，使得二层区域基坑从2020 年9 月18 日第二皮土开挖，至2020 年12 月20 日垫层全部浇筑完毕（其中雨天28天），正常出土量折合2975 方/天，基坑开挖效率得到保证。

6.3 安全可靠

在本项目方案编制中，做到了超前策划、调整及时，为基坑安全出零、及时出零提供了技术保障。在施工过程中，始终严格遵循方案审批和交底制度，现场工况与设计及施工方案保持一致，未出现任何安全生产事故。如图13 所示，根据基坑监测数据统计：最后皮土开挖至春节期间，围护桩顶竖向位移监测数据稳定；采取赶工措施提前拆除9#楼处首道支撑，B2 层换撑部位至桩顶范围内桩身测斜数据稳定（见表3）。

表3 围护桩测斜监测数据

图13 围护桩顶部竖向位移监测数据

综上所述，通过方案的策划与实施，顺利完成了本项目基坑开挖与局部提前出零计划，满足了甲方进度要求。为公司赢得了良好口碑的同时，也为后续上部结构施工预留了足够的施工时间。此外，分析基坑监测数据对方案进行后评价，可以发现本项目技术优化路线可靠，实施效果良好，为后续类似项目提供了解决思路，具有一定借鉴意义。