黄勇军
（上海上咨建设工程咨询有限公司，上海，200003；
【摘 要】本文所研究深基坑位于上海市浦东新区航都路桥区，横跨大治河，基坑开挖深度为7.3米，基坑西侧约1米处为现有的交通便桥，基坑北侧约8米处为现有的DN1600的青草沙远水管。现对该基坑的围护技术展开分析，通过基坑的选型评估、施工过程中的监理措施以及利用Plaxis有限元程序对周围构筑物的变形预测展开描述，评估其围护结构的安全性；通过揭示该大规模深基坑的实际状态，以期为其他类似工程的围护方案与安全性评估提供借鉴作用。
【关键词】深基坑；承台围护；监理；安全性
随着地铁车站、地下停车场、地下设备基础等地下构（建）筑物建设的增多与复杂，使得基坑工程的规模与技术难度也不断增大。大多数基坑工程项目属于临时性结构，业主方通常采用包干的方式，将基坑围护一性承包给施工单位。施工单位进行基坑围护时，除了要考虑到工程造价是否合理之外，还应该保证基坑的质量与安全性。本文便介绍了上海航都路桥承台基坑围护方案的选择与施工进行监理。
1．工程概况
本次建筑为大芦线航道整治二期工程（大治河）6标段航都路桥承台，建筑场所在上海市浦东新区航都路桥，横跨大治河。桥梁承台基坑挖深7.28m（PM14，南岸），7.38m（PM15，北岸）。基础形式为桩基础，承台尺寸为11.2×8.2×3.5m。基坑形状为长方形，开挖面积约为128m2，周边长度约为45.6m；承台底标高为-3.0m，垫层厚度0.1m，基坑底面标高-3.1m，南岸与北岸开挖深度分别为7.28m、7.38m（图1）。
图1 基坑平面及周边环境示意图
2．监理对工程地质与水文勘察分析
（1）地质：地基土在勘察深度范围内均为第四系松散沉积物，主要由粘性土与粉性土组成，基坑开挖时涉及土层为①1层填土、①2层浜底淤泥、②1层黄-灰黄色粉质粘土、②3层灰色砂质粉土、③层灰色淤泥质粉质粘土、④层灰色淤泥质粘土、⑤层灰色粘土。
（2）监理在围护方案的前期水文情况讨论:潜水水位埋深为0.80～3.50m，监理认为此围护算按照上海地区经验，按照偏于安全的埋深0.5m考虑。而承压水头埋深一般在3～12m之间，鉴于本工程基坑最大开挖深度约为7.38m，其抗突涌安全系数高于规范规定的1.05，故场地内深部承压水对本工程基坑无突涌等影响。
3．基坑围护监理原则
关于本项目基坑围护监理需遵循三点原则：其一，根据本工程实际情况与周围环境条件，在充分分析、研究拟建场地周围的工程资料和工程经验的基础上，根据本工程具体特点，结合类似工程经验，按照上述规范、规程、规定及有关条文要求，精心布署本工程方案，力求该基坑施工经济、合理、科学；其二，务必要保证围护结构及周边环境的安全性，以避免造成巨大的经济损失；其三，本次“经济节约、技术先进、手段可靠、成果有效”的监理原则，结合主体结构及场地特点，在确保基坑工程安全的前提下，尽量保证施工方便、节约造价、缩短工期，力求在安全、工程造价和工期之间达到一个平衡。
4．深基坑围护方案选型与施工监理
在上海地区，对于开挖深度7m左右的基坑，围护结构常采用型钢水泥土搅拌墙、钻孔灌注排桩+止水帷幕形式。桥梁承台等施工尺寸较小的基坑时也可采用钢管桩、钢板桩等形式。
4.1.深基坑围护方案选型监理
本工程监理中，基坑开挖深度和面积均较小，正常情况下其开挖工期在1个月左右，相比SMW工法和钢管桩+旋喷桩止水法而言，钻孔桩的成本明显要高于SMW工法和钢管桩+旋喷桩止水法，而且钻孔灌注桩施工相对工期较长，由于泥浆所产生的现场环境亦不易控制。
综合考虑开挖深度、场地工程地质条件、场地内部环境条件、施工节点及施工空间等因素，本基坑围护采用型钢管桩+旋喷桩止水+坑内水平支撑，外侧采用φ800旋喷桩止水，不同剖面位置参数见表1：
表1 基坑围护参数
4.2围护结构施工监理措施
（1）密排钢管施工监理
在钢管的施工过程中，常见的质量通病往往表现为：上下节钢管桩接桩焊缝不满足要求导致立柱刚度降低、沉桩过程中最终贯入度太小导致设计标高无法确保、密插钢管的间距过大导致外围的止水效果无法确保等等。为此监理在施工过程中，确保每节钢管桩的焊缝质量和相邻两根桩在同一截面接头的错开距离，严格按照规范的要求对钢管桩的定位进行验收，同时严格督促沉桩顺序以及沉桩的间歇时间，避免发生挤土效应和地下水对沉桩时的阻力。
（2）旋喷桩施工监理
旋喷桩会出现固结体强度不均匀缩颈、压力上不去、压力聚然上升、钻孔沉管困难偏斜冒浆、固结体顶部下凹等通病。监理要求施工单位根据地质条件，选用不同的喷浆方法和机具。喷浆前要进行现场压浆压气试验，喷浆保证连续进行。喷浆过程中，根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷浆压力和喷浆量，对容易出现缩颈部位进行定位旋转喷射或复喷扩大桩径办法确保桩径。
5．支撑体系选型与施工监理
5.1 支撑选型监理
（1）支撑体系分析。本工程基坑监理认为可以采用二道支撑。根据基坑形状，支撑平面布置主要为角撑。
（2）换撑。换撑是基坑施工过程中的一个关键环节，关系着基坑围护结构的安全。因此在施工过程中，监理主要是对支撑的拆除进行了严格的控制：在承台浇筑并达到设计强度拆模后，及时将其与围护结构之间空隙按要求分层填实后方可拆除第二道支撑。在第二道支撑上方空隙按要求分层填实后方可拆除第一道支撑。
5.2支撑施工监理
开槽设置支撑，如需在支撑上行走，必须覆土300并铺设走道板，架空于支撑上方。但不得在底部掏空的支撑构件上行走与操作。监理需严格控制焊接质量，焊接接点尚应符合《钢结构设计规范》（GB50017-2003）和《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ120-2012）的要求。
6．基坑降水监理
本基坑工程潜水水位埋深为0.80～3.50m，而基坑的实际挖深均超过7米，因此地下水对基坑的影响不言而喻，基坑开挖前必须督促施工单位进行降水。基坑内侧降低潜水水位建议采用轻型井点降水。降水应有一定周期，以保证降水深度控制在坑底以下0.5m～1.0m。降水单位在基坑开挖期间应每天测报抽水量及坑内地下水位。基坑降水时，应根据工期安排、挖土工况合理安排降水速率，随基坑土方开挖工程的进行，逐渐将水位降低至设计标高。
7．土方开挖监理
围护桩施工、土方开挖和降水监理前，应充分了解周边环境，应充分重视基坑监测数据，并及时根据监测数据调整施工流程或方案，强调信息化施工。土方开挖应合理地进行分块，通过分块开挖避免造成基坑位移过大，减小基坑开挖的风险。施工顺序应遵循先撑后挖的原则。地面超载应控制在20kN/m2以内。
土方开挖需分层分段，留土护壁，将基坑开挖造成的周围设施的变形控制在允许范围内。挖土运土机械严禁直接压过支撑杆件，必须跨越支撑时应用走道板架空。地面及坑内应设排水措施，及时排除雨水及地面流水。坑内排水严禁在坑边挖沟。砼垫层应随挖随浇，即垫层必须在见底后24小时内浇筑完成。
8．基坑施工的安全监理评估
该基坑项目周边主要环境为D1600原水管线和交通便桥，在基坑开挖影响范围内，监理主要分析开挖是否会对原水管线和交通便桥产生影响。作为趋势预测，采用Plaxis有限元程序分析基坑施工对周边环境的影响。采用Hardening-soil模型，根据基坑挖深和平面长度，得出该项近D1600原水管侧有限元模型，进一步得出基坑施工对周边环境的影响结果（见图2）：
图2基坑施工对周边环境的影响模型图
根据上海市基坑工程技术规范（DG/TJ08-61-2010）有关基坑变形控制标准，结合有限元模型分析，监理认为：在基坑开挖引起的位移影响均在可接受范围内，基变形控制满足环境保护等级（水平位移0.3%H；沉降0.2%H）为二级的要求。
9．结论
分析认为，通过监理对工程的质量控制和安全评估，采用型钢管桩+旋喷桩止水+坑内水平支撑作为本工程的围护形式是比较合适的，基坑开挖时通过二道支撑，可方便土方开挖和后期结构施工，可有效缩短综合工期。同时通过模型分析认为，基坑变形在标准范围内，其安全性评估达标。后期在实际监理施工中，也应该加强现场的信息化监测，针对监测问题及时调整施工方案或采取加固措施进行处理，以消除变形等问题对周围环境及施工安全的影响。
参考文献：
[1]周祖清.高速公路路堤边坡内承台基坑支护结构设计与施工[J].路基工程,2013,3 (3):157-164.
[2]张玖洪.紧邻轨道交通的深基坑设计与施工控制[J].建筑施工,2013,35(3):183-185.
论文作者:黄勇军
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/13
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