2014年度技術總結第頁/共7頁“坑中坑”深淺異形基坑關鍵施工技術劉桂峰、毛科上海分公司第三工程管理部[摘要]根據上海漕河涇興園技術中心工程基坑的特點，通過優化“坑中坑”施工方案，提出先將大面積基礎底板施工完成后再施工主樓落深區的“坑中坑”，利用已經施工完成的基礎底板作為支撐點，及時施工坑中坑區域的鋼支撐，完成換撐工作，并設置減壓降水井，降低承壓水頭，通過合理設置“坑中坑”基礎底板的施工縫，順利完成“坑中坑”基礎底板施工，實踐證明其方案是成功的。[關鍵詞]土方開挖;換撐;承壓水;施工縫;鋼支撐。工程概況上海漕河涇興園技術工程位于上海漕河涇新興技術開發區內，由兩幢38層辦公樓（高度152.5m）和裙房（高度14.0m）組成，基地總面積32945m2，總建筑面積18.8萬m2，其中地下建筑面積45856m2，地上建筑面積142438m2。基坑南北長240m，東西長110m，整個基坑形式為不規則矩形，基坑面積22900m2，大面積基坑開挖深度為9.8m，主樓區基坑開挖深度11.4m，局部坑中坑挖深-17.5m，詳見圖1。圖1基坑支護平面布置圖基坑圍護工程簡介本基坑處于典型的上海軟土區，開挖深度內以淤泥質粉質粘土和淤泥質粘土為主，大面積基坑圍護形式采用攪拌樁重力壩止水、鉆孔灌注樁及一道混凝土支撐（主樓區局部二道鋼支撐）進行擋土及支護，主樓坑中坑區域重新進行了加固和支護，坑中坑四周采用水泥土攪拌樁+鉆孔灌注樁+鋼支撐進行擋水和支護，水泥土攪拌樁為φ800@600的雙排旋噴止水樁，樁底標高為-24.1m，鉆孔灌注樁為φ700@900，樁底標高為-24.1m，樁頂標高為-11.3m，樁頂設置1000×700鋼筋混凝土圈梁，在圈梁標高處設置一道H400×400×13×21型鋼支撐。坑中坑底部采用高壓旋噴樁封底，坑中坑土方開挖采用1：1放坡處理，并采用配筋噴射混凝土護坡，詳見圖2。圖2基坑支護結構剖面圖主樓坑中坑關鍵施工方案確定根據基坑圍護設計的結構形式和工程結構的實際情況，確定了整個基坑分成若干個小基坑，采取分塊開挖的施工方案，先開挖裙房區的淺基坑，后開挖主樓區深基坑，待大面積基礎底板形成后最后開挖主樓區的坑中坑土方，坑中坑混凝土后澆（詳見圖3），該方案的特點是：（1）大基坑轉化為若干個小基坑，分區分塊開挖土方，及時施工基礎底板，可以有效減小基坑的時空效應，從而有效控制基坑變形；（2）基坑土方開挖先開挖裙房區較淺部位，避免了一次性開挖面積較大，深度較深，施工周期長，基坑暴露時間長的不利影響；（3）主樓坑中坑土方最后開挖，可以利用已經施工完成的基礎底板作為換撐點，有效實施鋼結構斜拋撐施工，將坑壁側壓力傳遞到已施工完成的基礎底板上，提高了基坑施工的安全性；（4）主樓坑中坑混凝土后澆，可以減少基礎底板的一次性混凝土澆筑量（后澆混凝量4200m3），有利于大體積混凝土底板裂縫的控制；為謹慎起見，我們多次邀請了上海市科技委專家對基坑施工方案進行了論證。先后對基坑圍護的設計方案和基坑施工方案進行分析比較，經多次優化，最后專家組一致認為上述方案可行。圖3坑中坑區域土方開挖剖面示意圖施工流程（1）大面積基礎底板施工完成后，利用已施工完成的鋼筋混凝土牛腿，安裝鋼支撐，作為主樓坑中坑區域的第二道支撐，見圖4。圖4施工完成的鋼支撐（2）開挖坑中坑土方至排樁壓頂支撐梁底，鑿除排樁頂部的混凝土，排樁鋼筋保留，以便錨入壓頂支撐梁內；（3）壓頂圈梁施工并養護，并完成坑中坑鋼支撐系統安裝；（4）坑中坑土方開挖至深坑底部-17.5m處，同時進行配筋護坡噴射混凝土及坑底墊層施工；（5）坑中坑基礎底板混凝土第一次施工及養護，第一次施工至-12.5m處（鋼支撐底部），并待混凝土強度達到80%后，拆除鋼支撐；見圖5，圖6。圖5坑中坑基礎鋼筋安裝綁扎圖6坑中坑第一次混凝土澆筑完成并拆除鋼支撐（6）坑中坑第二次施工基礎底板至-9.1m（基礎完成面）處，完成坑中坑基礎底板混凝土施工并進行養護。承壓水減壓施工方案坑中坑土方開挖坑底穩定性驗算本工程受第⑤2層微承壓含水層、第⑦層承壓含水層的影響，基坑開挖時應對下部承（微）壓含水層進行驗算并分析。根據上海巖土工程勘查設計研究院有限公司提供的地質勘察報告，本場區開挖范圍內土層分布見表1:表1層次地基土名稱粘聚力（KN/m2）內摩擦角（o）重度（KN/m3）土層厚度（m）滲透系數(cm/s)①填土010181.4-②粉質粘土1714.518.11.72.0E-06③淤泥質粉質粘土111817.23.75.0E-05④淤泥質粘土131216.69.67.0E-06⑤1粉質粘土111718.05.95.0E-05⑤2粉砂夾粉質粘土519.518.16.94.0E-04⑥粉質粘土--19.31.4-⑦1-1砂質粘土--18.33.57-⑦1-1夾粉質粘土--19.31.92-⑦1-2粉砂--18.67.3-⑦1-2夾粉質粘土--18.32.37-⑦2粉細砂--18.824.9-⑨1粉細砂--19.418.35-基坑底板的穩定條件：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應大于承壓水的頂托力。即：H·γs≥Fs·γw·h式中：H—基坑底至承壓含水層頂板間距離（m），取12.75；γs—.基坑底至承壓含水層頂板間的土的平均重度（kN/m3），取18.3；h—承壓水頭高度至承壓含水層頂板的距離，取19.4（m）；γw—水的重度（kN/m3），取10kN/m3；Fs—安全系數，一般為1.0～１.2，取1.05。12.75×18.3≥19.4×10×1.05穩定性分析第⑤2層微承壓含水層、⑦層承壓含水層水頭埋深按最不利的水頭考慮，取高水位，根據地質勘察報告，為地表以下3m。計算結果：在本工程地下水頭按3m考慮，第⑦層承壓含水層不會產生突涌；第⑤2層微承壓含水層聯通區，基坑可能產生突涌。承壓水降水施工方案根據本工程受古河道切割的地質特點，基坑開挖時，古河道切割區地下水頭在高水位的情況下，基坑可能產生⑤2層微承壓含水層突涌，確定在基坑內，古河道切割區布置8個減壓井，主要針對⑤2層微承壓含水層進行降壓降水。8個減壓井分別布置在4個坑中坑區域，每個坑布置2口減壓井，減壓井采用直徑273mm鋼管作井管，直徑為273mm橋式網管做濾水井管。濾水管包扎60目土工布，減壓井深度36m，采用直徑2～3cm優質粘土球進行止水密實回填3～5m，改用當地粘土或瓜子片固井至地面。減壓井降水實施效果為了更準確掌握承壓水的情況，檢驗承壓降水抽水效果，現場進行了抽水試驗，承壓降水井出水量一般在30～40m3/h，理論計算和實測數據基本吻合，本工程共布置8口減壓井，試驗表明，5口井就可以將水頭降低至最深開挖面以下，試驗還表明，該地區承壓水水源非常充足，需要連續降水，同時，短期內抽取承壓水不會對周圍建筑物造成影響。實際施工中，開啟了4口減壓井就已經將地下水降至挖土面以下1.5m，另外4口減壓井未使用，基礎施工完成后，對減壓井進行封井處理，深井封井底部采用碎石或黃砂填充，上部2米采用C30混凝土封口。坑中坑護坡、圈梁加鋼支撐施工坑中坑采用45度放坡開挖，為了減少基坑開挖后土方的暴露時間，必須隨著挖土深度的增加及時做好護坡施工，提高深坑的安全穩定性。（1）邊坡護坡采用150mm厚的C40噴射混凝土，其內配φ6@150的雙向鋼筋網片。（2）深坑第一次土方開挖之前，首先利用前期施工大底板時預留的牛腿，安裝鋼斜拋撐，作為主樓深坑區的第二道支撐，保證圍護灌注樁樁底的穩定性。（3）土方開挖至坑中坑壓頂圈梁底部，鑿除鉆孔灌注樁頂部的混凝土，保留其主筋，以便錨入頂圈梁混凝土內，圈梁混凝土強度等級為C40，其強度達到C30時，方可安裝鋼內支撐，并開始鋼支撐下方的土方開挖。坑中坑基礎底板施工坑中坑土方開挖至坑底后，開始基礎底板的鋼筋安裝綁扎，集水坑、電梯井模板支設固定，澆筑混凝土至鋼支撐梁底（-12.5m處），并在電梯井和集水坑四周施工縫處預埋止水鋼板，封閉施工縫處的滲水通道。待混凝土強度達到設計強度的80%后，拆除鋼支撐，施工-12.5m以上的基礎底板，并對施工縫進行鑿毛處理，清掃干凈，方可澆筑混凝土，基礎底板施工至-9.1m，坑中坑基礎底板施工完成。結語坑中坑基礎底板分2次施工，合理設置施工縫，完成坑中坑施工的換撐工作，及時拆除鋼內支撐，節約了材料費用，提高了基礎底板的施工質量。通過在坑中坑附近設置減壓井，有效的降低了承壓水頭，減小了坑底突涌的風險，提高了坑中坑施工的安全性，實踐證明，減壓降水的實施方案是成功