上海建工四建集团有限公司
摘要：本文以上海市宝山区某工程为背景工程，该工程基坑面积超大，场外交通组织较为困难，且基坑东侧与在建市政道路同时施工。针对该工程遇到的实际问题，对该超大基坑进行了周密的分块开挖设计和流程设计，对超大基坑的交通组织进行了多维度的策划，对基坑降水井的选用也进行了比选，从而顺利实现了该基坑的安全施工。
关键词：超大面积，基坑降水，基坑开挖，交叉施工
1 工程概况
1.1 建筑概况
某工程位于上海市宝山区，基地范围西至沪太公路，东侧紧邻在建的萧云路市政道路，南至金池路（规划市政道路），北至罗北一号河。本工程定位为产业园区，南区地上建筑由13栋单体组成，北区地上建筑由12栋单体组成，东区由3栋单体组成，地下建筑由一个大型地下室组成，三个分区的地下室区域互相连通。建成后三个分区之间以市政道路作为分隔，市政道路下方为本项目的结构顶板。（见图1）
.png)
图1 项目范围及分区情况示意图
1.2 基坑概况
由于三个分区的地下室结构之间互相连通，共用地下室顶板，基坑设计时未设置分隔墙，形成一个超大型类矩形基坑。
基坑面积约117672m2，基坑周长约1523m，基坑长边方向约520m，短边方向约200-260m。基坑大面积区域开挖深度6.60m-6.80m，局部落低深坑开挖深度7.6-9.9m，东区游泳池区域最深处开挖深度10.95m。基坑的安全等级三级、周边的环境保护等级三级。
基坑周圈采用钻孔灌注桩排桩结合外侧水泥土搅拌桩止水帷幕作为围护体。其中，钻孔灌注排桩为Ø700@850，止水帷幕为Ø700@500双轴水泥土搅拌桩。被动区土体加固采用Ø700@500双轴水泥土搅拌桩，被动区加固范围为开挖面至基底以下4m，开挖面以上水泥掺量8%，开挖面以下水泥掺量13%，被动区加固体与围护桩之间采用压密注浆。基坑支撑体系采用斜剖撑体系，竖向设置一道∅609X16钢管斜剖撑，支撑水平间距8.4m。（见图2）
1.3 工程地质情况
在基坑开挖深度影响范围内涉及的地层为第①1层、第①2层、第②1层、第②3层、第③层，基坑底部一般位于第③层土中。基坑开挖深度内第①1层、第①2层土土质较松软，且受雨水浸泡，容易产生坍塌；第②1层土土质较好，开挖时自立性较好，对开挖有利；第②3层土为粉性土，渗透性好，开挖时易产生渗水、坍塌、管涌；第③层土呈流塑状，具有土质软、灵敏度高等特点，开挖时容易发生蠕变和剪切破坏，对开挖不利。基坑开挖深度范围不存在承压水，潜水平均埋深为0.3~1.5m。
.png)
图2 止水帷幕+钻孔灌注桩+斜抛撑典型剖面图
2 工程特点及难点分析
1）基坑体量巨大，交叉施工组织难度大：本工程基坑南北方向长约520 m，东西方向最长约260 m，基坑体量巨大。基坑施工、地下室结构施工甚至上部结构施工将存在分块、分区间的交叉施工，对场地内的交通组织、材料水平运输都提出了较大的挑战。
2）基坑紧贴红线，且周边道路情况对交通组织极为不利：基坑北侧邻近河流，无法建立起有效的交通路径；基坑东侧、南侧距红线仅3m，且东侧紧邻在建市政道路，南侧现状为狭长型乡村土路。无法在场内形成环通道路的情况下，场外道路对交通组织也无法提供有利的支撑。
3）工期紧张，基坑施工阶段与东侧紧邻的在建市政道路存在交叉施工，对基坑安全性造成较大影响。
3 紧邻在建市政道路的基坑开挖施工
3.1 土方开挖总体原则及基坑分块设计
本工程土方采用盆式开挖，外围配合局部角撑以及斜抛撑。总的指导性原则为：“分层、分段、分块、留土反压、限时平衡对称开挖并支撑”，将基坑变形带来对周围设施的变形影响控制在允许的范围内[1]。在实际土方开挖和分块设计时，综合考虑了以下一些方面的影响因素：
1）先行策划土方开挖阶段的出土路线和场内道路，考虑好后挖分块的出土路线。
2）结合围护设计分坑，对邻近坑边的留土区域，要确保相邻分块斜抛撑施工完成后，再进行该分块的开挖，避免出现较长范围的坑边区域全部依靠被动区土体作为支撑的情况。
3）兼顾平时、战时地下室结构施工的要求和上部结构施工的一体性，在土方开挖的流程设计上，应确保斜抛撑下方有较大面积的地下室底板达到强度，避免斜抛撑水平力对工程桩（预制桩）造成剪切破环。同时，相邻分块之间的划分界限还应避开人防门、人防口部、局部深坑等不适宜设置施工缝和后浇带的位置，也应尽可能的避免将同一单体划分在两个施工时间相隔较远的分块。
图3所示为本项目的基坑开挖分块图，其中，第一个数字代表开挖顺序，按1、2、3...10，共10个批次，第二个数字代表相应批次内同时开挖的分块编号。图中贯穿7、8、9批次分块的阴影填充区域为临时道路区域，该临时道路两端为斜坡段，中间为直线段。
.png)
图3 基坑开挖分块示意图
3.2 基坑东侧紧邻市政道路区域的基坑开挖施工
基坑东侧与在建市政道路交叉施工，是本项目的又一大难题。针对这一难题，我们主要采取了以下三个方面的措施：
1）基坑东侧的钻孔灌注桩施工时，通过与业主方、设计方的积极协调，对这一侧的钻孔灌注桩配筋进行了一定的加强。
2）其次，基坑东侧的分块尺寸进行了缩小，从图3可以看出，这一侧的坑边尺寸基本都控制在40m左右，且严格遵守相邻块斜抛撑撑好后，再开挖下一批次的原则，并考虑一定的流水搭接。
3）在与市政道路施工单位充分沟通的基础上，错峰施工。在第五批次分块开挖前，市政施工单位先行施工至道路水稳层，待本项目第五、第六批次分块斜抛撑施工完成后，也即基坑东侧支撑基本形成后，市政道路施工单位再行施工道路铺装层，以最大限度的减少萧云路市政道路的压路机荷载对本项目基坑造成的影响。
3.3 多工况交叉作业下的施工交通组织
本项目基坑体量巨大，施工分块众多，工期要求较高，存在多工序、多部位的平面及立体交叉作业，具体包括：1）土方开挖工序、降水作业工序交叉施工；2）土方开挖与地下室结构施工、上部结构施工交叉作业。大量的交叉作业对本项目的交通组织、材料运输、安全管理都提出了很高的要求。[2]
如图4所示为本项目基坑、结构交叉施工的典型阶段分析图。从图中可以看出，基坑施工的区域范围内仍然利用原有的基坑道路，而在结构施工阶段的范围内，已经开始逐步利用已经成型的地下室顶板作为施工道路。
.png)
图4 基坑、结构交叉施工典型阶段分析图
顶板道路需综合考量施工工况、室外总体消防道路设置、施工车辆作业半径等因素，在经过地下室顶板承载力验算的基础上进行设置。如地下室顶板存在较大结构高差，还应该考虑进行覆土和临时道路硬化。由于汽车轮压在覆土中的扩散，一定的覆土还能起到减小施工重载对地下室顶板压强的作用。
4 浅基坑真空小深井降水施工技术
4.1 降水方案分析
本项目基坑围护方案设计时，建议采用轻型井点降水，要求基坑内清除2m填土后施工降水井。
实际施工阶段时较围护方案设计时工况发生了较大变化，主要集中在以下几个方面：1）局部深坑提资，最终提资围护设计的落低深坑的数量为222个（包括86个电梯基坑，136个集水坑），范围较分散；2）东区增加游泳池，挖深较深；3）综合考虑地下室底板抗浮，需有相应的泄压井设置；4）根据现场实际，考虑到大面积卸土后，不利于有效开展基坑施工和交通组织。
根据上述施工工况的变化，在综合分析了轻型井点、轻型井点+真空深井、真空小深井等方案的基础上，本着有利于基坑安全、有利于工程推进、经济高效的原则，最终选用了真空小深井降水方案。
4.2 基坑降水设计
基坑降水井采用直径Φ85mm的真空小深井，井口高于地面以上0.5m，以防止地表污水渗入井内，井深12m～15m。（见图5）
.png)
图5 真空小深井降水剖面示意图
坑内疏干井的数量按照井数=基坑降水面积/单井有效抽水面积的计算公式，井数为533口，其中，单井有效抽水面积在上海地区的经验值约为200m2～250m2。布设时全部避开支撑、加固、工程桩位置。[3]
基坑土方开完完成后，部分降水井转为泄压井使用，泄压井布设面积约800m2-1000m2一口。
4.3 施工工艺
真空小深井成井施工须在工程桩、围护、坑内加固完成及土方开挖前布设，施工流程为：井点定位—开孔—冲孔—下井管—回填滤砂—安装真空泵—安装真空水管—密封井口—降水运行。
施工时相关的工艺和技术要求包括：1）成孔时应左右晃动冲管，冲孔直径不应小于300mm，深度应比滤管深大于0.5m。2）每根井管下管后应检查渗透水性能，井点管与孔壁之间回填滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向抽井管内灌水时，能够很快下渗，方可合格。3）回填粗砂要四周均匀，不能过快，防止局部脱空，决不允许采用建筑细砂，以免堵住滤管孔，影响抽水效果。
5 小结
本文以新材料创新基地项目为背景工程，针对该超大型基坑在实际施工过程中遇到的紧邻在建市政道路的基坑开挖难题、多工况交叉作业下的基坑施工交通组织难题进行了研究和探讨，在基坑降水方面比选采用真空小深井方案进行降水，对类似体量的超大面积基坑工程施工，具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]朱小军.单坑118500 m2的超大面积基坑施工技术研究[J].建筑施工.2019（06）：996-997.
[2]郁蕙.大面积扇形深基坑施工技术[J].建筑施工.2014（05）：474-476.
[3]武金料.超大面积浅基坑真空小深井分区降水施工技术研究[J].上海铁道科技.2013（04）：78-80.