复杂环境下深基坑施工技术

摘 要：针对周浦国际医学园区酒店工程施工场地狭小、工期紧张、施工组织要求高等特点，对其基坑施工中所使用的综合施工技术进行了详细分析和阐述。主要针对如何保护南侧质子重离子医院内高精度仪器设备调试工作而采取的一系列保护基坑变形位移的措施，重点研究了几项施工新工艺的技术特点及现场应用，合理部署，科学管理，从多方面入手从而达到对本项目施工安全、施工质量、工程总体进度的要求，为今后类似建筑的基坑施工提供了参考和借鉴。

关键词：复杂环境；深基坑；质子重离子医院内高精度仪器设备；

1、工程概况

本工程建设地点位于上海市浦东新区―上海国际医学园区，基地北临周邓公路，东靠康新公路，西接一号河，南侧为已建成上海市质子重离子医院。本项目系上海重大项目“上海质子重离子医院”的配套工程，也是园区高端医疗服务产业和功能配套的组成部分。本工程项目总建筑面积90386O，包括1幢19F酒店主楼及其2-3F酒店裙房，1幢12F公寓式办公，2幢19F公寓式办公，2幢4-5F公寓式办公，1幢3F总部办公以及2F商业用房，地面以下由一层地下室连成一个整体，面积为24886O，基坑挖深6.0米左右，主要用作人防工程、车库及设备用房，车库部分战时为六级人防，地上建筑面积为65500O，顶板覆土厚度为1.5m。

1.1工程地质概况

本工程地下水属于潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发。由于潜水与大气降雨和地表水的关系十分密切，故水位呈季节性波动，因此潜水水位高低主要取决于降雨量的大小和雨期持续时间。本工程实测地下水静止水位埋深在0.20～0.40m之间，标高为3.61～3.86m。本工程基坑开挖范围内土层主要由2层灰黄色粉质粘土、3层灰色淤泥质粉质粘土、3a层灰色砂质粉土与淤泥质粉质粘土互层和4层灰色淤泥质粘土组成，3、4层软粘性土，含水量高、孔隙比大、强度低、渗透性差的特点。基坑开挖时注意止水、降水效果，做好施工区域内排水措施，避免坑底产生土体回弹隆起及管涌流砂现象发生.

1.2环境概况

东侧地下室外墙最近处距离红线约10m，红线外康新公路，紧邻红线外侧为绿化带，宽约10米，绝对标高约4.500m；场地东北角有一面园区广告牌，距离地下室外墙5.2m，施工期间需保护。

南侧为质子重离子治疗中心，与本工程仅一墙之隔，质子重离子医院内有高精度精密仪器设备，设备所在建筑底板与本工程基坑边缘最近距离仅隔42米，该治疗设备对变形较敏感，仪器调试阶段要求所在建筑物所受的震动频率在5～35HZ，振幅在0.01MM范围之内。西侧地下室外墙距离红线最近处约9.8m，红线外为一号河，为小河浜，无护岸，距离红线约15米。北侧地下室外墙距离红线5.5m，红线外为周邓公路，紧邻红线外侧为绿化带，宽约10米，最高处绝对标高约4.500m；

2、工程特点与难点

2.1工程施工场地狭小、工期紧、施工组织要求高

本工程总用地面积约32778m2，其中地下室建筑面积24886m2，地上总建筑面积65500m2，地下工程建筑面积占工程用地面积的75%以上。基坑开挖后周边施工便道布设相当紧凑，施工场地狭小。

2.2基坑南侧质子重离子医院精密仪器调试阶段

本工程南侧为上海质子重离子医院，医院内有高精度精密仪器，对施工震动振幅要求较为苛刻，且安全文明施工及周边环境保护要求高，本工程基坑施工阶段正值医院内高精度仪器设备调试阶段。

3、施工总体部署及技术措施要点

3.1围护方案选型及整体思路

本工程方案结合了主体结构及场地特点，在充分保证安全的前提下，重点突出快（缩短工期）、省（节约造价）、易（方便施工），由于基坑面积较大，超过2万m2，各侧与红线距离较近，根据开挖深度和规模考虑施工安全性及造价经济性，主要采用板式支护+钢筋混凝土水平支撑形式。

3.2围护结构

3.2.1围护形式

本工程围护桩设计为钻孔灌注桩，桩径分别为800、850、900，基坑南侧靠近质子重离子医院围墙边增设一排Φ600@1000隔离灌注桩，桩长17m，桩顶设置600*800通长混凝土压顶梁，用以加固该侧土体，加强保护质子重离子医院高精度设备。南侧中部距离红线较近一段，采用水泥土搅拌桩中插H500X300型钢方式加强。

3.2.2支撑系统

本工程开挖深度6.0m左右，局部深坑挖深9m多，板式支护需设置一道支撑，以确保围护结构的自身安全及周围保护对象的变形控制要求。

根据本工程的特点，结合业主对工期要求，为基坑开挖提供便利，围护设计考虑采用对间距要求较小的砼支撑形式，为使支撑尽快形成强度，支撑混凝土标号适当提高，选择C35标号，规格如下表1所示：

砼围檩（mm） 主撑（mm） 连杆（mm）

水平砼支撑 1200×800 800（900）×800 700×700

3.2.3支撑立柱设计

砼支撑下一般立柱采用4L125×12的型钢格构立柱，截面为470×470；落深区立柱采用4L140×14的型钢格构立柱，截面为470×470。立柱桩采用Φ650钻孔灌注桩，桩头扩径至Φ800，桩长22m。

3.2.4坑底加固

为有效控制坑内土体的深层变位，在坑内沿围护桩设置Φ700搅拌桩加固暗墩。加固区域主要在以下区域：（1）阳角区；（2）基坑北、东、西侧边中部。为加强控制基坑南质子重离子医院一侧的变形及沉降，在坑内沿围护桩通长设置Φ700搅拌桩裙边加固。集水井及电梯井的加固按Φ700搅拌桩加固及压密注浆或封底方式进行，较深落深区采用旋喷桩封底方式。

3.2.5水的安全性

本工程降水采用深井降水，土方开挖前确保降水深度控制在坑底以下0.5m～1.0m；围护桩的止水问题：本工程采用五轴水泥土搅拌桩止水，根据已有工程经验，止水效果可靠。五轴搅拌桩施工工艺相比传统三轴搅拌桩搭接接头要少，搭接要好。施工速度加快了近一半，最主要的是采用五轴搅拌桩施工对整个土体的扰动比较小，几乎不产生的多余置换土。

3.3土方开挖施工

整个基坑东西向长300米南北向宽100米左右，土方采取分层开挖，先挖出支撑梁底上部的土层，完成支撑梁施工；待支撑梁强度养护达到设计要求后，再

进行支撑梁下土方掏挖；土方开挖采用坑底小挖机掏挖，坑上大挖机装运的办法，做到分块、分层、分段开挖；

为减小基坑由于土方开挖引起的变形，基坑开挖严格按照由两边向中间推进的顺序进行，整个基坑分块施工，待东西两侧先开挖的区块底板完成砼浇筑后再向中间推进开挖，以此顺序，中间留置一块待两侧开挖区域全部完成底板砼浇筑后再行开挖，严格控制基坑暴露面积有效减少基坑变形位移数值。

3.4混凝土支撑拆撑及钢换撑施工

本工程考虑采用静力切割的拆撑方式，支撑拆除过程中，基坑支护结构内力会发生很大变化，为了保护基坑和周边环境的安全，必须使支撑拆除后支护结构不产生过大的应力释放，因此须遵守以下原则：

⑴先分离支撑杆与围檩，再拆支撑杆，最后拆围檩。⑵先拆左右两端区域，再拆中间部分区域。⑶拆除时，先拆除副撑再拆除主撑。⑷对撑支撑梁拆除时，做到支撑两端与压顶同时进行切割、断开，之后再将无轴力的支撑梁逐段拆除。⑸切割后的钢筋混凝土块不能堆放在现场，应及时运输出场。支撑拆除施工前必须保证地下室底板传力板带达到设计强度；南侧靠近质子重离子医院，另增设一道钢斜换撑，采用Q235B双拼工字钢支撑。

图4钢支撑剖面示意图

4、实施效果分析

4.1基坑变形的监测重要性

深基坑变形监测是确保基坑施工安全的一个重要措施，也是信息化设计和施工的前提。做好监测工作可以合理地利用土体自身在基坑开挖过程中控制土移的潜力，从而达到保护环境、最大限度保护相关方面的利益、目的。基坑工程环境保护（变形控制）问题主要关系到基坑本身的安全性以及周围土体的沉降变形等，从而关系到周围建筑物的安全问题。

4.2周边设施的检测结果

本工程基坑的施工过程中，成功地控制了南侧重离子医院及周边管线的变形量。据工程监测数据显示，基坑开挖阶段南侧围护累计最大变形为15.8mm，基坑周边管线最大沉降10.8mm。日变形量及累计变形量均在设计、监护限度值的范围内。在本工程基坑工程施工期间，未对重离子医院造成任何影响，达到了重离子医院提出的保护要求保证了医院能按时正常运营。

5结语

本项目因基坑深度较深、周围条件较为复杂，故基坑围护方案采用了多种支护结构形式。该围护方案提高了基坑的安全性，在不影响周边建筑物和设施的情况下，缩短了工期、降低了成本，为以后类似工程提供了成功的借鉴案列。

参考文献

[1]王晓梅，周圆媛.深基坑围护过程中存在的问题与对策分析.土工基础.2011（4）；61-63.

[2]郑俊喜.深基坑围护过程中存在的问题与对策分析.科技信息，2008（10）126，79.[]

[3]赵锡宏，李蓓.大型深基坑实践与理论.北京；人民交通出版社，2005.

[4]车永兵，紧邻上海黄浦江的超大深基坑施工技术.建筑施工，2012（9）：865-866.

[5]刘国彬，王卫东.基坑工程手册（第二版）.北京；中国建筑工程出版社.2009.

[6]龚晓南.基坑工程实例.北京；中国建筑工业出版社，2006