“自稳式基坑支护结构技术”保障某项目基坑边民宅安全的应用分析

胡峰，顾宏

（1上海陆家嘴金融贸易区联合发展有限公司，上海 浦东 200126；2上海长凯岩土工程有限公司，上海 杨浦 200093）

随着城市建设的深入，基坑周边环境复杂，既有建（构）筑物与基坑边缘较近，基坑围护的设计与施工面临较大的安全技术挑战。

受基坑周边环境条件限制，常规的斜抛撑因工序复杂、对施工作业面要求高、影响施工进度因素多等而不作为首选使用。“自稳式基坑支护结构技术”专利技术因工序简单、基本无需占用基坑外场地作业、与围护体同步施工基本不占用有效工期、基坑可实现敞开式土方开挖等优点，逐渐在相应基坑支护中得到应用。若基坑条件复杂，采用“自稳式基坑支护结构技术”专利技术是不错的选择。文章结合上海市某基坑工程，以基坑西北侧须重点保护2层民宅区域围护形式选型及成功实施过程为例，为类似工程建设提供相关经验。

1 工程概况

该项目位于上海市某区，场地面积约 25378m，基坑面积为 21345m，总延长米为657m。地库普遍区域开挖深度为5.35m，号楼普遍区域开挖深度为5.55m另有若干集水井、电梯井等，深度为1.35～2.95m，拟建场地环境图详见图1。

图1 拟建场地环境总图

拟建场地西侧和北侧有现有道路，道路下有地下管线分布；此外场地东侧和南侧有河道岸坡(自然驳岸)分布，故场地周边环境较为复杂。本工程四周红线除南侧局部区域外，大部分区域退界较小，基坑边线与用地红线距离均小于1倍开挖深度，用地空间较有限。本工程的各边线距离用地红线的最近距离参见表1。

基坑各边线距离用地红线的最近距离 表1

2 工程地质条件

2.1 工程地质与地貌

拟建场地地形较平坦，属长江三角洲滨海平原区地貌类型。

根据勘察报告资料分析，基坑工程影响范围内场地地基土按成因类型、形成时代、结构特征、工程性质自上而下如表2。

土层物理力学性质综合成果表 表2

坑底在第③夹层中，工程地质典型剖面如图2。

图2 典型土层工程地质剖面图

2.2 场地内的地下水

根据地质勘察报告，对本项目基坑设计与施工有直接影响的为浅部土层中的潜水，其补给来源主要为大气降水与地表径流。潜水埋深约0.40m～1.05m。

本工程基坑开挖深度为5.35～8.50m，深度一般，最浅处埋深为64.80m左右的第⑦层砂质粉土为承压含水层，按最不利承压水位埋深3m考虑，根据上海市工程建筑规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）第 12.3.3条进行验算：Pcz/Pwy＞1.05，对本工程基坑施工无影响。

2.3 不良地质现象

据勘察资料，本场地内无明浜分布，但场地内有一处暗浜，呈东西向分布，在西侧和中间分别往南延伸，浜土厚度为1.00～2.80m，平均厚度为 2.12m，浜底标高为+0.04～+0.75m；浜土为灰黑色淤泥，内含杂物，有臭味，呈饱和、流塑状态。

此外场地内表层填土一般厚度为0.70～2.50m，平均厚度为 1.19m，局部地段填土厚度较大，对围护施工影响较大。

图3 勘探点平面布置及暗浜分布图（大孔）

图4 典型土层工程地质剖面图（暗浜所处区域）

3 基坑围护方案选型及实施

3.1 本基坑工程特点

①本工程四周红线除南侧局部区域外，大部分区域退界较小，基坑边线与用地红线距离均小于1倍开挖深度，用地空间较有限。

②西北侧红线外为尚有居民居住的6栋无桩基础砖混结构2层民宅，相应民宅距场地红线最近距离约为9.0m，对环境敏感度较高，必须重点进行保护；且该区域南侧位置临近暗浜分布区域，浜土厚度较大，为灰黑色淤泥，内含杂物，有臭味，呈饱和、流塑状态，土质较差。

此外，本项目工程桩为预应力管桩（号房 PHC500、地库 PHC400），沉桩施工的挤土效应已对场地及周边一定范围内的原状土造成破坏，对基坑变形及民宅稳定有一定影响。

③场地西侧及北侧红线外均为已建市政道路，需考虑施工的过程中对道路及市政管线带来的不利影响。

依据上海市工程建设规范《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010），本基坑普遍区域安全等级为三级，环境保护等级普遍侧为三级、西北侧为二级。

3.2 围护方案选型

本工程开挖深度和规模为常规围护方案，已经比较成熟，在此不再赘述。

相较其他区域，本工程最大的难点在西北侧处——6栋无桩基础砖混结构2层民住宅，不能出现因基坑围护体的实施影响正常使用或让居民感到不安。在确保该处民宅安全的前提下，本着安全、合理、经济、可行的基本原则下，针对本工程的场地内的土层地质条件及场地周边环境、施工周期等实际情况能采用的方案仅有：斜抛撑方案和自稳式基坑支护结构技术。

3.2.1 斜抛撑方案

①设置斜抛撑相应区域基础底板需分期实施，支撑点所在底板须提前施工并设置支撑点。不可避免增加底板施工缝设置，对结构有一定不利影响；支撑拆除后，还需对支撑节点进行再处理，增加了施工工序。

②斜抛撑施工工艺要求靠近围护体侧土方预留、形成反向压坡，待支撑点处底板强度满足设计要求后，方可进行预留土方开槽外运、斜抛撑安装，对施工场地要求相当高。本工程该区域紧靠围墙，围护体外有效作业面宽度小于2m，且其下部有暗浜分布，基本无法满足相应工序要求，且占用红线外场地又无法实施。

鉴于上述原因，前述所有预留土方开槽外运、斜抛撑安装相关工作只能在基坑内进行。相应工序：反向压坡土方外基础底板施工、养护→拟占用基础底板保护措施落实→斜抛撑位置土方开槽退挖、外运→斜抛撑安装。受场地限制，斜抛撑安装设备型号须加大外，土方开挖、外运及斜抛撑安装效率将大幅降低，工期无法保障；另外，若相应基础底板保护措施落实不当，还有造成质量问题的可能。

③斜抛撑安装完成，预留的反向压坡土方开挖及后期斜抛撑拆除，将会同样面临前述②中的相应问题。

④由于斜抛撑施工安拆、土开挖周期长，该区域内下又有暗浜分布，潜在增加基坑安全隐患，同时对基坑外侧的围墙和须重点保护的民宅安全不利。

斜抛撑方案能测算的直接费用有限，且相对较低，但间接增加的项目成本很难综合评估，施工风险较大。若在本工程上使用须慎重考虑。

3.2.2 自稳式基坑支护结构技术：

该技术通过专利单位近些年在上百项工程实践中的不断完善，日益成熟。若在本工程中使用，具有如下优势：

①实现超前支撑，在围护体施工时同步进行斜向钢管支撑施工，基本不占用有效工期，围檩及支撑施工、养护完成，即可实施基坑土方开挖；

②该工艺施工时在基坑内进行，无须占用坑外有效空间，减少了对周边环境的影响；

图5 斜向钢支撑流水作业施工图

③约束仓定点注浆工艺，可有效为斜向支撑钢管提供了设计预期承载能力；

图6 支撑钢管约束仓设置图

④避免了斜抛撑方案中相应留土压坡、开槽支撑安装施工、二次土方开挖和拆撑等复杂工序及可能因占用基础底板引起的质量问题。支撑形成后，即可实现一步到位实现敞开式土方开挖，极大减少土方开挖难度，方便结构施工，减少施工缝设置，大幅缩短施工工期。

图7 专利技术区域土方开挖、基础施工图

虽然自稳式基坑支护结构技术直接造价相对较高，但其可有效减少施工工序、缩短工程工期、减少工程风险，预测费用即为方案实施费用，基本不产生额外费用，可有效节约项目总体资金成本。满足本工程预期的质量、进度、安全等要求，有效实现对基坑边2层民宅的保护，是适合本工程的有效围护方案。

3.3 围护方案确定

经过近两个半月的认证，本基坑围护设计方案最终确定为：普遍区域采用双轴水泥土搅拌桩重力坝（部分内插H型钢）、西北侧采用土工法+前撑注浆钢管桩、局部角撑区域采用土工法+一道水平混凝土角撑。基坑围护平面布置见图8，西北角靠近住宅侧自稳式基坑支护剖面见图9。

图8 基坑围护平面布置图

图9 西北角靠近住宅侧自稳式基坑支护剖面图

3.4 实施效果

该工程基坑围护工程已全面回填完成，上部结构已封顶。对标设计要求，具体实施效果如下。

3.4.1 “自稳式基坑支护结构技术”斜撑注浆钢管载荷实验成果

根据上海东亚地球物理勘查有限公司提供的《某06—01B地块住宅项目基坑支护钢管支撑桩静载荷实验报告》显示，本工程单桩承载力及变形均大于设计要求，满足设计预期。钢管支撑桩静载荷试验成果详见表3所示。

基坑支护钢管支撑桩静载荷试验成果汇总表 表3

3.4.2 “自稳式基坑支护结构技术”斜撑注浆钢管区域基坑及民宅监测成果

本工程实施工程中针对性加强了对基坑及民宅进行了现场监测，并将监测数据及时上报设计单位，施工总包单位根据监测数据及时调整施工进度和施工工况，保证了本基坑工程的信息化施工。本基坑工程“自稳式基坑支护结构技术”围护区段基坑检测点位布置详见图10。

图10 基坑检测点位布置图

①基坑围护监测成果

根据上海市岩土工程检测中心提供的《某06—01B地块住宅项目基坑监测报告》显示，本基坑工程“自稳式基坑支护结构技术”围护区段主要监测成果详见图 11、图12。

图11 围护体水平位移

图12 围护体竖向位移

从图中可以看出“自稳式基坑支护结构技术”围护区段基坑围护顶部的水平位移最大仅为36mm，沉降最大仅为29.6mm，且在底板浇筑完成后监测数据均有回落，满足设计预期。

图13 215号民宅沉降监测

②民宅监测成果

根据上海宝冶工程技术有限公司房屋质量检测站提供的《某06—01B地块住宅项目西北角民宅监测报告》显示，以距离基坑最近的215号民宅为例，相应最大沉降量仅为11.74mm，单日最大沉降量不超过2mm，变形量未超过规范要求，不影响其正常使用。

4 综述

本文以上海市某基坑工程为例，介绍了基坑西北侧须重点保护2层民宅区域围护形式选型及成功实施过程，说明“自稳式基坑支护结构技术”专利技术在本工程上使用是合理的、安全可靠的，达到了设计预期目标。该专利技术具有安全、经济、高效、绿色低碳等特点，极具推广价值。