摘要：随着经济的发展，越来越多的基坑工程紧邻建（构）筑物，使得基坑开挖受到周边环境的严重制约。基坑开挖引起的附加变形必须控制在一定范围内，基坑的设计方向也从强度控制转向变形控制。本文介绍了位于现有厂房内部的基坑工程的围护方案和施工工艺的选择，可为今后类似工程提供参考和借鉴。
关键词：厂房; 受限空间; 深基坑; 支护; 施工
1 前言
随着我国经济建设的持续推进，对地下空间的开发和利用也越来越多。目前厂房建设过程中一个明显的特点就是用地越来越紧张，越来越多的基坑紧邻建（构）筑物，甚至于在正在生产的现有厂房内开挖基坑，使得基坑开挖受到周边环境的制约。基坑开挖引起的附加变形必须控制在一定范围内，基坑的设计方向也从强度控制转为变形控制。
2 深基坑支护基本要求
基坑支护施工应充分考虑工程地质与水文情况、基础类型、基坑开挖深度、基坑周围荷载、附近环境条件、降排水情况、施工季节、支护结构使用期限等因素[1]。基坑支护施工的关键是：确保基坑稳定性、地面变形及地下防水、防止基坑隆起、管涌与流砂等险情，并根据实际地质、环境因素的变化进行支护方案的适当调整。实际工程应根据当地土质情况、基坑深度、地下水条件等，结合各种支护方式的优缺点，选择经济合理的方案[2]。
3 工程概况
新增4#加热炉位于沙钢热卷一车间内，基坑开挖深度为11.5m，基坑面积约1540m2。基坑西侧紧靠3#加热炉设备基础，东侧为上料系统基础，车间内厂房高度为19m（行车运行高度约12m），大型机械无法进入车间施工。基坑施工期间，车间生产正常进行，故确保生产安全是基坑支护的重点。该地区存在地下水，基坑开挖前必须降水，但降水会引起附近地面沉降，使热卷一车间的生产受到影响。因此，为确保基坑支护和周围建筑物安全，必须优选基坑支护方案。
3.1 周边环境概况
基坑周边环境卫星图如下（线条为本基坑的开挖边线）：
图1 基坑周边环境
整个基坑位于现有厂房内部，周边环境十分复杂。基坑西侧为现有厂房地下室基础，南侧为正在运行的热送辊道，西北角存在Φ800管道，管道中心标高约-5.0m，紧邻基坑东西两侧分布的8处现有厂房柱基础。该基坑不仅垂直空间受厂房高度的限制，水平空间也受东、南、西三侧原有的设备基础或地下室限制。
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2015），本工程的基坑工程安全等级划分为一级。
3.2 工程地质条件
根据勘察报告，拟建场地位于长江边，地貌类型属长江河口地区漫滩冲击平面。根据土层的物理力学性质、岩性等差异，可划分为以下9个工程地质层17个亚层，场地地基土层大致分布如下：①耕作土，②淤泥质粉质粘土及粉土，③1粉土，③2粉砂夹粉土，④淤泥质粉质粘土夹粉砂，④A粉砂，⑤1粉砂与粉质粘土互层，⑤2粉砂，⑤3A粉土，⑤3B粉土夹粉砂，⑥粉砂，⑦1粉砂，⑦1A粉土，⑦2粉质粘土夹粉砂，⑦3粉砂，⑧粉土，⑨中细砂。场地地下水类型为土层孔隙潜水。地下水水位、水质与长江水位密切相关。地下水水位变化受大气降水和长江水位影响明显，呈年周期季节性变化，水位变幅0.5m~1.0m。
4 基坑围护方案
4.1 总体围护方案
本工程基坑周边环境的特点如下：
（1）基坑位于现有厂房内，周边环境较复杂，基坑边线距现有柱基基础较近，对围护体系的变形控制提出较高的要求；（2）本工程基坑在施工过程中，基坑东侧区域为上料系统设备基础，施工期间正常生产；（3）基坑西侧部分区域和南侧区域下部为保留的地下室，但是开挖深度比原有地下室更深；（4）现有厂房表层土为填筑的碎石土，厚度约为1.5m左右；（5）现有厂房和柱间支撑较低，约12m左右，施工高度受到限制。
本基坑的开挖深度为11.5m，在此深度范围内常用的围护方式有SWM工法桩及钻孔灌注桩和止水帷幕。SMW工法桩竖直方向上的施工高度为35m左右，由于现有厂房和柱间支撑较低，没有足够的竖向施工空间，因此SMW工法桩围护形式不适用于本基坑工程。钻孔灌注桩对施工空间的要求较低，其竖向所需的施工空间为10m左右，并且围护体系的刚度大，变形小。
考虑到本工程的实际情况，综合各方面的因素，确定本基坑的围护形式如下：
（1）根据实际情况，考虑到钻孔灌注桩的特点和本工程的实际情况，基坑东北两侧采用Φ800@950的钻孔灌注桩、止水帷幕、两道钢支撑的围护形式。（2）靠近现有保留地下室的部分（西、南两侧），由于新建4#加热炉基础与3#炉地下室基础紧靠在一起，故利用现有的地下室外墙作为围护结构体系的一部分，并沿着现有保留的地下室外墙打设一排拉森IV钢板桩和止水帷幕，作为新、旧地下室底板之间高低差的围护结构体系。施工时先将原有的废弃设备基础底板凿除，然后按顺序施打高压旋喷桩，并立即插入拉森钢板桩。
4.2 止水帷幕
在长江三角洲地区，由于地下水埋深较浅，需在灌注桩围护体系的外侧打设一周止水帷幕。在该地区常用的止水帷幕形式为三轴水泥土搅拌桩止水帷幕、双轴水泥土搅拌桩止水帷幕和高压旋喷止水帷幕。
本基坑位于已有厂房内部，且现有厂房和柱间支撑较低，垂直高度约10m左右。三轴水泥土搅拌桩和双轴水泥土搅拌桩施工所需的竖向空间较大，而高压旋喷桩施工所需的竖向空间较小。因此，综合考虑各方面因素，确定本基坑的止水帷幕形式为双排Φ800@500（950）高压旋喷桩，水泥掺量为25%，桩与桩之间的搭接和嵌入深度均为300mm。
4.3 水平支撑体系
现有厂房表层土层为填筑碎石土，厚度约为1.5m左右。在施工的过程中，考虑将基坑范围且无现有保留地下室区域内的表层碎石土进行挖除。
基坑的水平支撑系统为Φ609×16钢管对撑，H400×400型钢角撑，H500×300型钢八字撑的形式。对于支撑两端均为挖除1.5m厚表层碎石土的区域，其对撑形式为水平对撑，两端钢支撑的中心标高均为-1.90m；而对于支撑一端为挖除1.5m厚表层碎石土区域，一端为现有保留地下室区域的部分，其钢支撑的形式为斜撑，其中位于挖除表层碎石土区域的支撑端的中心标高为-1.90m，位于现有保存地下室区域的支撑端撑在现有地下室的顶板上。
4.4 竖向支撑体系
本工程采用直接在地基土中插入H型钢兼做立柱和立柱桩，施工快捷方便。
4.5 基坑降水
根据该地区的一般经验综合开挖深度和降深要求，基坑内部采用管井降水。
5 结论
（1）基坑支护结构是临时结构，须在保证主体结构地下部分施工安全及对周边建（构）筑物的影响控制在允许范围内的前提下，重点考虑经济效益。应根据不同的情况进行专门的、有针对性的处理，避免单一围护形式造成浪费。（2）现有厂房内的基坑围护方案应重点考虑施工工艺的可操作性和施工过程的便捷性，应充分考虑周边环境对施工工艺的限制，以保证基坑工程的顺利实施。
参考文献
[1]刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社.2009.
[2]陈东林,张国庆.超高层房屋建筑基坑支护施工技术[J].文摘版:工程技术,2015(29):7-7.
论文作者:倪春晓,陈棋,宋文智
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/15
标签：基坑论文; 地下室论文; 厂房论文; 工程论文; 帷幕论文; 基础论文; 周边环境论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;