摘要:宛平剧场改扩建工程项目施工过程中面临施工空间狭小、地质条件不良、周边环境复杂、基坑临近内环高架及居民区、办公区等技术难点。结合本工程实例，对此类复杂环境条件下深基坑施工的总体部署、基坑施工关键技术进行剖析和研究，研究结论具有较好的适用性，对于类似工程具有一定的借鉴意义。
关键词:中心城区 临近高架 环境复杂 狭小空间 合理部署 基坑监测
1工程概况
宛平剧场选址位于上海市徐汇区中山南二路857、859号宛平剧场原址内。工程规划用地面积约6472㎡,总建筑面积29281平方米，建筑高度23.95米；地上5层，地下3层，主要建筑功能为剧院舞台。本工程地下室结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构形式，地上主体结构拟采用钢框架-中心支撑结构体系。
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本项目基坑开挖深度约14.5m，基坑总面积约为4722㎡，工程桩采用600mm桩径钻孔灌注桩,桩长36m,基础采用筏板+承台形式，筏板厚度600mm，承台厚度1000mm。基坑工程进行分坑施工，其中在基坑南侧位置（距南侧基坑边约15m距离）设置东西向隔离墙，将地下室分为大小坑（大坑面积约3600㎡，小坑面积约1200㎡）。
拟建场区属于上海地区“滨海平原”地貌类型。本工程基坑涉及的土层大致为：①杂填土、②粉质粘土、③淤泥质粉质粘土夹粘质粉土、④1淤泥质粘土（基坑坑底）、④2砂质粉土、⑤1-1粘土、⑤1-2粉质粘土、⑤3-1粉质粘土（围护桩底）。拟建场地局部区域填土厚度较大，局部区域有明浜（塘）分布，且场地内有原建筑物旧基础等地下障碍物分布。基坑坑底位于④1淤泥质粘土层，湿度为饱和状态，含水率高，透水性差，呈流塑状态。
在地下室采取大小分坑的基础上，距离居民楼较近的小坑设计采用地下连续墙+一道混凝土支撑+三道具备自动轴力伺服系统钢支撑的支护形式，另外北侧的大坑设计采用地下连续墙+三道混凝土支撑的支护形式。本工程基坑坑内加固采用?850@600三轴水泥土搅拌桩，从-2.0m标高向下，长度20.3m；加固体与槽壁加固之间采用?800@600高压旋喷桩填充加固,从-2.0m标高向下，长度20.3m。
2本工程深基坑施工特点难点分析
2.1周边环境复杂，临近内环高架，居民区、办公楼密集，基坑变形控制要求高
本工程项目用地南侧为住宅区（基坑边距离最近处居民楼约8.7m），东侧为教育科研用地与公共绿地（基坑边距离最近处办公楼及临街商铺约2.2m），北侧为中山南二路内环高架（基坑边距离高架上匝道约13.3m），西侧为宛平南路（基坑边距离道路约17.6m），由此可见周边环境复杂，基坑变形控制要求极高，深基坑施工难度较大。
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图3 基坑周边环境示意图
2.2施工场地狭小，基坑施工阶段现场交通组织及平面布置困难
本工程基坑几乎撑满用地红线范围，其中北侧基坑边距离红线约5m，东侧及南侧基坑边距离红线约3m，基坑施工阶段可利用场地十分有限，现场条件较为不利，现场交通组织及总平面布置受限制条件多、难度较大。
2.3深基坑降水幅度大、历时长，土体渗透性较差
基坑工程的安全极大程度上依赖于基坑降水的成功与否，本工程地下三层，开挖深度为14.5m，降水深度应控制在地面下15.5m，水位下降幅度大，降水历时长，同时场地地质条件复杂，浅部土层结构松散，透水性差。原结构拆除时对地基原状土破坏较大，天然孔隙通道被破坏，渗透性更差。
3关键施工技术
3.1深基坑降水关键技术
本工程微承压水及第⑦层承压水对基坑均无突涌影响，同时由于基坑止水帷幕将开挖深度范围内的第①～⑤1层的潜水含水层完全隔断，不会对工程造成不利影响，故只需疏干深井完成浅部潜水降水工作。降水过程中加强坑外环境监测，做好应急措施，防止地墙渗漏对坑外环境造成影响。
由于上部潜水层的含水量较大，但渗透性较差，在抽水过程中仅靠地下水的高差（重力作用）要在短时间内将地下水抽汲出比较困难。因此，在开挖前进行20天以上的“真空预抽水”，合理设计疏干井结构，防止漏气，保证真空力度，能够以较快的速度将潜水排出基坑，从而提高坑内疏干井疏干效果。
1区除去三轴搅拌桩坑内加固区域后，面积约为2500㎡左右，按单井200㎡的有效抽水面积计算得需要降水井13口，采用多级滤水管确保每口井的出水量（第一级滤头标高-3.5～5.5，第二级滤头标高-8～-10，第三级滤头标高-15.5～-20.5，井孔径为700mm，井深21.5m）。
考虑到2区采取三轴搅拌桩满堂加固形式，无需设置降水井，采取明排水方式排出坑内积水。在各层土开挖阶段，由挖机按10m左右间距开挖排水明沟，每间隔30m左右设置临时集水井。
3.2基坑施工流程安排
本工程周边环境极其复杂，为了保护内环高架、居民楼、办公楼及周边市政道路、地下管线，有效控制基坑变形，因此将基坑分为南北2个区，其中基坑分区一（1区）面积约3600平方米，基坑分区二（2区）面积约1200平方米。
基坑施工流程按照先大坑（1区）后小坑（2区）的顺序进行，首先进行1区、2区第一层土方开挖及第一道混凝土支撑施工，完成后2区暂不施工，1区继续进行土方开挖及支撑施工，待1区地下二层结构回筑施工完成后，开始2区基坑开挖，待2区基坑回筑至地下二层完成后，1区、2区拆除第一道支撑，进行地下一层结构施工至出±0.00。具体施工流程安排如下：
图4 基坑施工流程框图
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3.3基坑围护施工关键技术
基坑围护按照槽壁加固→地下连续墙施工→三轴桩坑内加固→旋喷桩填充加固、深坑区域加固流程进行施工作业。本工程基坑东南侧为船舶工艺研究所，其中一幢5层办公楼，距离基坑约10m，南侧为东安五村居民楼，其中11号～13号楼距离基坑约9m，该两处建筑均采用条形基础形式，上部为砖混结构，为重点保护对象。为最大限度减小围护施工对周边复杂环境产生影响，围护施工阶段采取如下措施：
针对地下连续墙施工，在远离重点保护的建筑物区域（如基坑北侧内环高架、南侧居民区及东侧办公区）进行原位试成槽施工，并根据现场实际施工情况对施工技术参数进行调整。在成槽施工时，缩短单幅槽段的施工时间，提高施工效率，减少槽段空闲的时间。成槽时，槽段按做1跳4的次序进行，控制泥浆比重为1.2～1.25，并在混凝土浇筑前对泥浆进行换浆处理，泥浆比重改为1.15左右。
针对坑内加固施工，合理安排施工流程，避免出现大型加固设备在同一侧同时施工，减少土体位移对周边环境的影响。坑内加固施工时，采用做梅花形的施工流程，降低压力过高所带来的土体隆起等现象。邻近居民楼侧三轴水泥土搅拌桩施工考虑先行施工邻近居民楼侧，使土体挤压方向与居民楼反向；同时沿基坑边按做2组跳4组跳仓施工；控制施工速率，减少挤土效应，降低对居民楼的扰动；并严格控制加固钻进速度及搅拌压力。
3.4土方开挖及支撑施工关键技术
3.4.11区土方开挖及支撑施工
1区第二、三皮土方挖深分别为5.35m、4.4m，土方量为1.8万、1.5万立方米，土方采用“盆式开挖”，先开挖中间部分，然后按照“对称、平衡”的开挖原则，分块开挖，边坡留土，高宽比≤1：1.5，每层开挖深度不大于3m。土方开按1-1区→1-2区→1-3区→1-4区→1-5区的流程进行作业,支撑随土方开挖逐步形成，从土方开挖到支撑浇筑并与已形成的支撑对接完控制在24~36小时内。底层土方开挖大面积挖深约3.55m，土方量为1.2万立方米，根据后浇带分块开挖，随挖随浇捣垫层，各分块垫层施工面积控制在200㎡内，在挖土完成后的7～10天内完成相应区域底板施工。
为控制基坑变形情况,随地下结构回筑,各道混凝土支撑采用链锯切割进行拆除,支撑破碎物利用履带吊吊运场地外。
3.4.22区土方开挖及支撑施工
2区采用抽条开挖，逐步形成各道钢支撑。钢支撑采用Φ609×16钢管支撑，施压采用压力量程达3000KN的油压泵（带回锁功能），每根钢管撑须带油压泵轴压自动伺服系统。2区第2～第4道钢管支撑的油压泵支撑压力预设值依次为2300KN、2300KN、2400KN。钢支撑施工流程为支撑设备配制→进入现场拼装→安装准备→支撑吊装就位、连接→加设预应力、焊接→质量验收启动自适应支撑系统自动调压程序使用→拆除。钢支撑拆除前先释放所拆支撑的预应力，割除支撑上部抱箍。支撑拆除时，先用塔吊钢丝绳捆绑所拆支撑并拉紧。卸下支撑两端螺栓，由汽车吊把支撑吊至堆放点，装车离场。
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图6 土方开挖分区及支撑形成示意图 图7 基坑剖面示意图（南北向剖面）
具体各区各层土方开挖施工安排详见表1。
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3.5现场交通组织及场地总平面布置
针对本工程基坑施工阶段场地狭小问题,采用“后施工区域为先施工区域提供交通组织场地”方法，解决基坑阶段施工场地狭小问题。
1区基坑施工阶段，主要材料加工场及堆场设置在2区，现场材料及机械车辆主要从大门1进入，通过1区栈桥及2区将材料运输至施工场地，卸料完成后车辆由大门2驶出（如图8所示）。
2区基坑施工阶段，主要材料加工场及堆场设置在1区栈桥区域，现场材料及机械车辆主要从大门1进入，通过1区栈桥运输至施工场地，卸料完成后车辆经2区西侧栈桥由大门2驶出（如图9所示）。
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3.6基坑变形监测
本项目基坑开挖深度深，周边环境保护要求高，每个分基坑安全等级与环境等级均不同，除需对基坑施工阶段进行监测外，还需对周边的环境保护对象进行重点保护监测，其监测结果能够指导基坑工程的信息化施工，确保基坑工程的安全和周边环境的保护达到要求。监测采用工程测量、工程测试及目测三种手段相结合的方法进行，并对相关数据进行综合分析，排除外界因素和监测系统的偶然性误差，从而提供可靠的、科学的监测数据。
根据本工程性质，本次监测工作主要由周边环境监测和基坑本体监测两部分构成，具体主要监测项目及数量如表2所示。
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4实施效果分析
最终，通过上述针对围护施工控制、基坑变形控制、场布交通组织的关键技术分析与执行，本工程基坑挖土效率显著提高，缩短每一分块施工速度。最终，基坑围护、周边高架、居民楼及周围管线的变形得到有效控制。项目实施策划阶段，运用深基坑计算分析软件对基坑进行建模计算分析，基坑围护地墙最大累计变形值约28.8mm，最终实际监测最大累计变形值为32.68mm，基坑整体变形控制在合理范围内，局部区域变形略超控制目标值，但对周边环境未产生较大影响。各监测项目变形较大点位数据分析如表3所示。
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5结语
本工程从桩基围护施工开始至地下结构施工完成，现场平稳有序的开展，围护及周边环境的变形得到了很好的控制，主要得益于前期工程难点的分析准备，应对措施和方案的详细策划、过程的监控和纠偏的及时，通过上述的措施，很好完成了该特殊地理位置的深基坑施工，基坑变形及对周边环境影响得到有效控制，为类似工程提供了可以借鉴参考的方法。
参考文献：
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