上海五环建设工程有限公司 上海 200333
摘要：自我参加工作以来，上海这座国际化大多是的发展日新月异，经济飞速发展，高楼大厦林立，城市被钢筋混凝土所包围。但施工场地是越来越小，随着地下空间的使用功能的发掘，许多商场、城市广场绿化、大型居住社区地下空间都会设立整体式的地下车库，但这也给我们地下结构的施工过程中，对周边环境的保护提出了越来越苛刻的要求，施工难度也越来越高。
对于我们施工企业来说，如何在施工过程中做好技术控制措施，如何减少基坑对周边环境的影响，有着巨大的考验。
关键词：深基坑工程、桩基施工、围护桩施工、减少环境影响、监测
前言
十三五规划以来，上海地区作为经济发达区域，高层建筑发展迅猛，地上的层数不断增加，地下的深度也不断的加深。由于高层建筑增多、人口密集程度越来越高，地下空间的利用越来越受到人们的重视，基础工程的支护技术也得到相应提高，但施工时还是存在有许多对周边环境产生诸多影响。
正文
对于城市内的深基坑工程来讲，施工前首先要对施工区域周边环境进行了解，对于一些重要的基建设施、房屋、地下管线等进行排摸，然后需要与建设单位进行协商、沟通，与管线所属单位、房屋所属单位以及基建设施的所属单位进行沟通，分析项目地下基础结构施工时，会对周边产生的不利影响。
然后，项目部召集技术人员进行编制专项施工方案，存在有重大危险源的专项方案，还需要进行专家的论证，修整专项施工方案内的不足和缺陷。最后出具最终的施工方案，并在施工过程中严格执行专家论证后的施工方案，以确保工程的安全施工。
在编制桩基及围护工程专项施工方案前，要先根据勘察报告，周边环境的实地踏勘，依照工程所处的地理位置、地质土层、水文情况等进行综合考虑。
工程桩施工主要考虑的是桩基施工过程中，对于土体的挤压效应及影响范围；基坑围护桩施工考虑的比较复杂，包含有基坑的支护功能、防水功能、防止土体的侧向移动、保证基坑的安全稳定等方面；降水施工主要考虑的是在施工过程中，防止基坑内积水、防止坑外地下水涌入基坑内。
公司于2016年5月中标了松江区永丰街道南站大型居住社区C17-10-03号动迁安置房地块项目，委派我担任项目负责人，该项目位于松江区永丰街道金玉路以北，梅园埭路（规划）以东、沪杭铁路以南、大张泾以西。
一、工程介绍
松江区南站大型居住社区C17-10-03号动迁安置房地块位于松江区永丰街道金玉路以北、梅园埭路（规划）以东，沪杭铁路以南，大涨泾以西。建设用地面61725.0㎡（合92.60亩）。总建筑面积164015.64㎡，其中地上总建筑面积114002.64㎡，地下建筑面积50013.0㎡。区内住宅12栋（-1/17层），配套1栋设置在基地西南角城市路口，门卫1栋，区内共设置2个K站，4个P站，垃圾房1个。其中住宅为独立地下车库、配套商业用房位于人防地下室上方。
二、周边环境及保护对象
该动迁项目的地理位置虽然周边比较空旷，但深入了解后周边环境比较特殊，北侧紧靠沪杭铁路（围护桩与铁路铁丝网最短距离约为20米），东侧与市级河道大涨泾非常近（最短距离为10.08米），南侧与松江污水厂的进场总管距离紧靠（最短距离约为2米），场西侧中间位置有一未拆迁居民房屋（最短距离约9米）。
根据上述周边环境情况，本次桩基和围护施工需要重点考虑的因素为：
1、北侧围护结构不得进入沪杭铁路控制线，桩基施工对铁路的影响；
2、采用合适的止水帷幕，隔断基坑东侧河道与基坑的地下水力联系；
3、南侧用地红线内管线（污水总管）和红线外侧金玉路以及大涨泾桥的安全；
4、地块西侧中部有拆迁的居民房屋的安全。
三、本工程围护施工方案概述
1、基坑概况
本项目基坑规模：基坑开挖面积约为48780平方米。外周长约为1120米。
基坑开挖深度为4.90m。
基坑等级：原先基坑安全等级设计为三级，但由于周边环境比较复杂，结合专家的意见，项目部将基坑安全等级设定为二级，环境保护等级也提升为二级。
北侧靠近铁路控制线和南侧靠近道路规划线，采用深搅桩内插H型钢+一道水平混凝土支撑及设置预应力钢管角撑；西南角靠近污水总管搅拌桩内套打钻孔灌注桩+一道水平混凝土支撑并且设置型钢斜抛撑的围护形式；靠近居民房屋部位采用11排搅拌桩及内外两侧内插H型钢进行支护。
东西侧其余部位和北侧其余部位，采用重力式深搅桩围护形式；
对于暗浜部位，尽量采用清淤回填等措施，并将深搅桩水泥掺入量由13%增加为16%，并增加一次搅拌等措施，来保证基坑的安全。
2、基坑降水
本项目采用46套轻型井点对基坑进行降水。基坑开挖前14天要进行基坑降水，降水深度应至少在土方开挖面以下0.5m。
本工程基坑深度为4~5m左右，采用一级轻型井点降水，为保证降水效果，降水井点总管的位置沿基坑环境设置，基坑四个角点及南北向中间位置设置集水井，并设置1m的沉淀段，通过项目东北角和西南角两处设置的三级沉淀池进行三级沉淀后进行排放至市政雨水管网内。
四、对铁路的影响及措施
1、铁路的影响
本工程施工过程中，由于与现有铁路最近的距离为20米左右，对于工程桩和围护桩施工时，会对正在运营过程中的铁路带来一定的影响，工程桩施打过程中，会对土体产生侧向的挤压力，静压预制桩根据施工实践反映为浅层大、深层小、近处大、远处小，影响范围可达1~1.5倍桩长，并与现场的土地地质分布、沉桩速率、施工顺序、设计布桩数量等因素有关。本工程的北侧两栋房屋工程桩长为36米，而根据影响范围来判定，影响范围在54米的半径范围内。
由于本项目工程桩为静力压桩施工技术，主要对周边的影响为地下的挤土效应，土层通过长时间的积累，已经达到了相对的平衡状态，但工程桩施工时，由于桩身强行压入土内，对原有的土层进行挤排，而周边的土体限制了土体向周边挤动，致使在桩长1.5倍的范围内引起土体的破坏和隆起，而工程桩的数量越多，对于周边的土体破坏就越大，产生的挤土效应和隆起也越强。
本工程北侧的围护采用采用4排2φ700@1000深搅桩挡土止水，靠近坑边的两排水泥土搅拌桩内插H700x300型钢，长度12.0m/15.0m，中心间距1000mm，顶部设置1200x800mm钢筋混凝土圈梁，角撑采用钢筋混凝土支撑或钢管支撑，混凝土支撑截面尺寸为800x800mm，钢管支撑及联系杆截面尺寸为φ609x16，支撑中心标高均为-1.90m，钢管支撑与圈梁依靠预埋件M1连接，钢管支撑下设置长度12.0m的H400x400H型钢立柱，立柱坑底下设置长度10.0m的2φ700@1000深搅桩立柱桩。
2、施工措施
在工程桩施工开始前，针对所涉及的房号工程桩施工编制专项施工方案，并召集相关施工人员进行专项交底，交底的内容主要是采取了限制沉桩速度，每天的沉桩速度为3-4套桩，并且采取由北向南、由东向西的施工方向进行施工。
铁路控制线内、铁路围网以及铁路轨道的相应位置进行设置原位监测点，每天在静压桩施工前以及施工后进行监测，必须保证铁路正常的运行。
为了确保地库的基坑施工安全以及铁路的安全，在北侧围护体系施工过程中，严格按照深基坑围护专家论证方案进行施工，对于水泥搅拌桩的水泥掺量、钻进及提升速度、喷浆速率、清孔排渣等严格按照施工方案及设计图纸进行控制，对于型钢的插入长度、标高、插入的时间、严格控制，务必做到严格按照方案执行，确保基坑及铁路的安全。
五、对河道的影响及措施
1、河道的影响
本工程场地东区范围内有大片的暗浜区域，同时，本工程的东侧距离河道很近，上海地区雨季的雨量较为充沛，当存在河道水位较高以及降雨量过大情况时，河流对场地内地下水的补给，有可能使场地范围内土体的含水量过大，当土体中含水量变大后围护结构所承受的主动土压力也会随之增大，当存在过大的主动土压力时围护结构会发生过大的变形，甚至有可能使止水帷幕发生断裂问题，从而导致坑壁产生透水渗漏，此时，外围水量过大就会造成严重的基坑事故。
2、施工措施
本项目基坑围护结构东侧与市级河道大涨泾非常近（最短距离为10.08米）
在靠近河道围护结构体系施工过程中，主要针对围护桩深度、垂直度、桩径偏差、水泥掺量、施工间隔以及搭接长度几方面进行严格控制。
施工时，对于桩机的桩架垂直度进行检查，首先保证施工桩架的垂直度，才能保证围护桩的垂直度，其次在搅拌桩桩径的控制方面对于钻机的钻进速度以及提升速度进行控制，一旦施工中发现钻进困难或无法钻入的情况下，应及时停止钻进，应将地下情况探明并处理完成后再进行施工，若施工过程中由于某些原因出现停机故障，当故障排除后，需向下搭接不小于500mm的长度，有利于保证固结体的整体性。
本工程在基坑围护结构体系施工过程中，采用了6台围护桩机同时进行施工，在工期比较紧张的情况下，24小时3班制进行施工，并且对于围护桩深度、垂直度、桩径偏差、水泥掺量、施工间隔以及搭接长度几方面进行严格控制，严格按照施工图纸和方案执行，认真做好以上几项施工保证措施后，本项目的围护结构体系在开挖后，未发现有渗漏现象，充分有效的保证了基坑内施工的安全和基坑周边的环境安全。
六、对市政管网的影响及措施
1、污水总管的影响
本工程基坑围护结构南侧与松江污水厂的进场总管距离紧靠（最短距离约为2米），在工程桩施工前，现场基坑监测已提前介入，完成了对总管的原位监测的准备工作，由于这根施工总管为进入松江污水厂的总管，所以埋置深度在5米左右，并且在开挖过程中，采用机械挖出地表4米的土层，后采用人工开挖的方式进行，保证了对此根总管的监测设备设置和保护工作的开展。
在桩基施工过程中，对于这根污水总管，主要监测的内容为侧向移位，因为在工程桩施工时，会产生的侧向土压力会使管道水平位移。而进行土方开挖时，将产生主动土压力，向基坑内进行位移。这两个阶段，均会对污水总管有一定的影响。
2、施工措施
通过对管线的原位监测数据以及现场的实际情况，本项目在此段围护施工前与设计进行沟通，将此段围护结构变更为钻孔灌注桩的形式，以确保管网的安全。
在施工过程中，先将管网的位置以及范围进行标定，用石灰粉排布处管网的保护范围，对进场的施工人员进行施工交底，并且突出施工时对地下管线的保护措施。
在土方开挖前，必须保证围护桩体的强度，严格遵照桩体的养护时间，开挖时严格按照挖土的步距和范围，分层分段开挖，每层开挖后进行监测，不得超挖。
开挖完成后，立即组织人员进行后续工作的施工，尽快完成相关的支撑结构和地下室结构的施工，防止基坑长时间暴露而产生变形。在地下室结构施工过程，严禁在管网上进行堆载，避免由于基坑周边堆载过大引起的围护结构变形和管线变形。
七、对周边居民的影响及措施
1、周边居民的影响
本工程场西侧中间位置有一未拆迁居民房屋（最短距离约9米）。
在工程桩施工时，容易对老旧房屋的基础周边的土体产生影响，主要为侧向挤土效应和土方的隆起，并且后期将产生房屋的不均匀沉降。
而在围护结构施工过程中，主要是施工阶段的机械振动及土体的扰动，容易对房屋产生振动和不均匀沉降。
本工程主要在基坑施工过程中，基坑降水施工、静压桩的施工、围护桩的施工以及土方开挖均会对此处房屋有所影响。
2、施工措施
由于本工程基坑围护的外侧与居民房屋之间仅有9米的距离，工程桩施工中的震动、水泥搅拌桩对土体的影响、降水施工对土体的影响以及土方开挖所带来的土体扰动，均会对未拆迁居民的房屋带来一定的影响。
在施工过程中，静压桩桩基施工放缓施工进度，确保土体侧向压力对民房的影响降至最小，并且该处施工方向为由西向东，由南向北依次施工。围护结构施工时，
所以在工程施工前，聘请了专业的房屋结构评估公司对该房屋进行了综合评估，并且对房屋的结构安全性进行了测评，并且在本项目施工完成后，还将对该房屋再次进行评估，以确保该房屋的安全性。
并且每2个月进行一次房屋的外观检查和沉降观测，时刻关注该房屋的安全。
八、施工降水的影响及措施
1、降水的影响
在整体地下室开挖前，充分做好土体内的地下水降水工作，在专项方案中，整个施工场地内采用了46套轻型井点降水设施进行降水，并且提前14天进行降水，但是如果施工降排水处理不当，极易造成工程安全事故，引起周边道路、建筑物、管线等，产生沉陷、变形、断裂，甚至危及铁路的安全。一旦降水过大，容易对周边土体产生镂空现象，土体自身强度会降低，产生塌方，如果降水不到位，会对基坑内施工人员的产生不安全因素。
2、施工措施
降水施工前，通过水文情况的排摸，了解当地的地下水位情况，地下水位是在潮汐的影响下有一定程度的变化，选用合适的降水设备及方式非常重要，本项目采用轻型井点降水，沿基坑内侧进行布管，压顶上设置抽水设备，并通过压顶外围的环通排水沟进行排水。
由于本基坑开挖面积较大，在基坑内部东西向均设有轻型井点降水的设备，设置位置避开土方大面积开挖区域，设置在房号地下室与整体地下车库的间隙处，从而达到持续降水的效果。
在基础施工过程中，一旦完成基础开挖，立即组织人员进行垫层的浇筑，并且加快地下室底板的施工工期，减少基坑暴露的时间，防止基坑有隆起的现象。
在整体地下室施工时，始终坚持先撑后挖，分层开挖，在条件允许的情况下，加快施工进度，防止基坑变形。
在基础挖至施工设计标高后，在基坑周边设置排水沟，并且适当位置设置集水井，通过强排，将基坑的地表水排放至排水沟内，进行集中排放。
九、监测结果
1、根据本工程监测设计要求及工程基坑周边环境特点，监测内容分为以下几个方面：
（1）深层土体水平位移监测；
（2）围护压顶的位移监测；
（3）大涨泾河堤的原位位移监测；
（4）大涨泾桥梁桥墩的位移监测；
（5）铁路的围网及铁路的原位监测；
（6）污水总管的原位监测；
（7）居民房屋的沉降观测；
（8）围护支撑轴力监测；
2、本工程桩基工程施工实践证明，设计、施工是成功的，综合平衡、结合现场实际情况后所制订的桩基及围护工程施工专项方案，具有切合工程实际、遵循桩基及围护桩施工时的挤土效应、降低对周边环境的影响、控制周边不利因素的变形影响等特点，通过各类监测数据的日报有力地指导了施工。尽管施工时还会产生一定的变形量，但始终控制在设计要求范围以内，围护结构及周边环境（地下管线、道路、桥梁、邻近建筑物、铁路）始终无明显开裂、沉降差出现，从未启动应急预案措施，从而保证了后续的基坑施工安全，未影响周围居民的正常生活、周边的道路交通、铁路运输以及市政管网的正常运行。
由于基坑的桩基工程和围护桩工程在施工时，对于地下情况难以了解的十分清楚，所以在实际施工过程中，首先要进行现场实地的踏勘，充分了解施工现场内、外的各类环境，分析施工过程中会产生的各类影响，从而结合理论研究，用理论指导实践。在理论的基础上指导施工，在施工过程中严格按照专项施工方案进行施工，从而达到对基坑和周边环境的安全防护，避免事故发生。
以上是我再施工过程中所遇到的关于基坑安全、环境保护监测的一些浅见，希望对在施工行业中的技术人员有一定的帮助。
参考文献
1、建筑工程施工质量验收统一标准——————————GB50300-2016
2、混凝土结构工程施工质量验收规范—————————GB50204-2015
3、砌体工程施工质量验收规范————————————GB50203-2015
论文作者:张景华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/12
标签：基坑论文; 工程论文; 过程中论文; 铁路论文; 桩基论文; 总管论文; 房屋论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;