孔德志

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103

在軟土地區(qū)超深超大基坑的施工中，會(huì)面臨各類風(fēng)險(xiǎn)，歸納起來(lái)主要有2類：一類是基坑本體的風(fēng)險(xiǎn)，如發(fā)生支護(hù)體系失穩(wěn)破壞、地下連續(xù)墻滲漏、坑底突涌等；另一類是對(duì)周圍環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)，主要由基坑開挖、降承壓水引起的坑外土體變形所致，并最終導(dǎo)致坑外的建（構(gòu)）筑物、地鐵、管線等發(fā)生不均勻沉降，影響其使用甚至可能引發(fā)安全事故。針對(duì)超深大基坑存在的施工風(fēng)險(xiǎn)，有不少文獻(xiàn)結(jié)合各自工程的特點(diǎn)作了不同角度的探討[1-4]。

本文以上海國(guó)際金融中心項(xiàng)目為背景工程，結(jié)合自身的特點(diǎn)、難點(diǎn)，對(duì)軟土地區(qū)超深超大基坑的施工風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)進(jìn)行了研究和總結(jié)，希望對(duì)已有的研究成果提供有益的補(bǔ)充。

1 背景工程概況

1.1 基坑工程概況

上海國(guó)際金融中心項(xiàng)目位于上海浦東新區(qū)竹園商貿(mào)地塊，為3家金融機(jī)構(gòu)（上證所：32層、高220 m；中金所：30層、高200 m；中國(guó)結(jié)算：22層、高143 m）的辦公樓，地面以下設(shè)置5層連通地下室。

本項(xiàng)目基坑占地面積48 860 m2，周長(zhǎng)950 m，平面上分為塔樓順作區(qū)、純地下室逆作區(qū)及金融劇院區(qū)（圖1）。其中塔樓順作區(qū)與純地下室逆作區(qū)之間設(shè)置了厚1 m的臨時(shí)分隔墻，金融劇院區(qū)屬于逆作區(qū)域，與純地下室區(qū)連通，但采用順作工藝施工。上證所、中金所、中國(guó)結(jié)算區(qū)域基坑普遍挖深分別為27.90、27.90、27.10 m，局部深坑最大挖深32.60 m；純地下室區(qū)域普遍挖深26.50 m。

圖1 上海國(guó)際金融中心基坑示意

1.2 工程地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地屬正常地層分布區(qū)，淺部土層分布較穩(wěn)定，中下部土層除⑦2層的層面埋深局部稍有起伏外，一般分布較穩(wěn)定。在135.30 m深度范圍內(nèi)地基土主要由黏性土、粉性土及砂土組成，一般具有成層分布特點(diǎn)。根據(jù)地基土的特征、成因、年代及物理力學(xué)性質(zhì)可劃分為9個(gè)主要層次（上海市統(tǒng)編地層第⑧層及第⑩層黏性土層缺失），其中，第③層上部與第②層之間分布有第③夾層黏質(zhì)粉土，第⑦、⑨層再細(xì)分為若干亞層或次亞層。

1.3 支護(hù)方案

本工程基坑采用深53 m等厚度水泥土攪拌墻（TRD工法）＋深46 m、厚1.2 m地下連續(xù)墻作為基坑開挖階段的擋土隔水圍護(hù)體。地下連續(xù)墻按“兩墻合一”進(jìn)行設(shè)計(jì)，地下連續(xù)墻兼作圍護(hù)體與地下室結(jié)構(gòu)外墻?；禹樐孀鲄^(qū)交界處采用厚1 m臨時(shí)隔斷地下連續(xù)墻，深度45 m。

上證所、中金所塔樓區(qū)和金融劇院區(qū)采用5道鋼筋混凝土圓環(huán)支撐體系，中國(guó)結(jié)算采用5道鋼筋混凝土對(duì)撐體系。

2 工程特點(diǎn)、難點(diǎn)分析及方案選型

1）工程體量大、建設(shè)周期長(zhǎng)、工期緊。上海國(guó)際金融中心項(xiàng)目建筑面積516 800 m2，基坑面積48 860 m2，項(xiàng)目從挖土施工到工程竣工，合同總工期1 388 d。為了突出以塔樓為結(jié)構(gòu)工期控制的關(guān)鍵線路，經(jīng)過(guò)不同方案的比較，最終確定了“分坑順逆結(jié)合，前階段整體逆作，后階段塔樓先順作、純地下室后逆作”的總體施工方案。相比較全順作施工，該方案可以實(shí)現(xiàn)在逆作區(qū)地下室基礎(chǔ)底板完成的同時(shí)，塔樓區(qū)上部結(jié)構(gòu)封頂，總工期節(jié)省半年以上；同時(shí)采用“順逆結(jié)合”的施工方案，還解決了施工堆場(chǎng)和道路交通的問(wèn)題，極大地方便了施工。

2）基坑超大、超深，工況復(fù)雜，圍護(hù)變形控制難。本工程基坑不僅超大，而且超深，總挖土方量1 500 000 m3；加上順逆結(jié)合，上下同步交叉施工的復(fù)雜工況，使得基坑在土方開挖階段，圍護(hù)變形的風(fēng)險(xiǎn)很大。為了控制好圍護(hù)變形，在方案策劃階段，順逆結(jié)合的工況搭接關(guān)系顯得尤為重要。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析比較，最終確定了如下具體工況設(shè)計(jì)：

① 第1階段，純地下室逆作區(qū)及塔樓順作區(qū)第1、2層土方開挖，逆作區(qū)首層板（B0板）、B1板及順作區(qū)第1、2道支撐施工。該階段為大開挖、明挖，盡可能多出土，提高出土效率。

② 第2階段，塔樓順作區(qū)第3層土方開挖至底板施工完成，地下室結(jié)構(gòu)再回筑至B1板；純地下室逆作區(qū)域處于暫停施工狀態(tài)。該階段盡可能減小分坑間的剛度差，使得整坑剛度分布均勻，防止局部分坑變形過(guò)大。

③ 第3階段，純地下室區(qū)域及金融劇院區(qū)進(jìn)行第3層以下土方開挖及地下結(jié)構(gòu)施工；同時(shí)，順作區(qū)地下室結(jié)構(gòu)回筑至±0.00 m，上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)向上沖高施工。該階段實(shí)現(xiàn)了上下同步施工，縮短了總工期。

3）承壓含水層無(wú)法隔斷、降水周期長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)大。本工程承壓水風(fēng)險(xiǎn)很大，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第⑧層隔水層缺失，第⑦、⑨層承壓含水層連通，復(fù)合承壓含水層達(dá)100 m以上，外圍護(hù)體無(wú)法隔斷承壓含水層；分坑之間中隔墻未隔斷承壓水，因此順逆作區(qū)分坑之間承壓含水層連通，單坑降承壓水會(huì)對(duì)相鄰分坑產(chǎn)生影響，降水方案需要整坑考慮；降水周期非常長(zhǎng)，達(dá)2 a之久。由于采用了順逆結(jié)合的施工方案，在加快塔樓施工進(jìn)度的同時(shí)，實(shí)際上也延長(zhǎng)了地下室施工周期，降水周期越長(zhǎng)，對(duì)周圍環(huán)境影響越大；由于基坑超深，底板施工時(shí)已經(jīng)挖穿了第⑦層承壓含水層，增加了開挖面位置的壓力水頭，降水難度和風(fēng)險(xiǎn)加大，對(duì)井管數(shù)量和井點(diǎn)布置提出了很高要求。

3 基坑風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

針對(duì)本工程基坑超大、超深的特點(diǎn)和順逆結(jié)合交叉施工的特殊工況，重點(diǎn)從圍護(hù)變形和承壓水兩方面對(duì)基坑風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。

3.1 順逆結(jié)合工況下的基坑變形風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

3.1.1 中隔墻落低＋逆作區(qū)首層盆式挖土技術(shù)

前文介紹過(guò)，基礎(chǔ)施工的第1階段采用了整體逆作的方式，即順逆作區(qū)同步向下開挖土方，然后同步施工順作區(qū)支撐和逆作區(qū)樓板。為了方便開挖和節(jié)省1層中隔墻的鋼筋混凝土材料用量，同時(shí)也減少回筑期中隔墻的拆除工作量，采用了中隔墻落低1層的做法；另外為了使得明挖土方量盡可能多，減小下皮土暗挖方量，逆作區(qū)首層采用了兩級(jí)放坡盆式大開挖的方法，放坡坡度1∶1.5，最大挖深6 m。為了減小外地下連續(xù)墻懸臂長(zhǎng)度，控制地下連續(xù)墻變形，靠近地下連續(xù)墻側(cè)設(shè)置邊坡留土，寬16.5 m，留土位置挖深2 m。

3.1.2 三圓環(huán)撐＋對(duì)撐組合支撐體系下的挖土技術(shù)

本工程基坑周圍環(huán)境相對(duì)寬松，除了中國(guó)結(jié)算角部坑外因?yàn)橛晁梅康脑?，保護(hù)等級(jí)為一級(jí)，其余部分保護(hù)等級(jí)為二級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)大開挖和避讓塔樓，采用了三圓環(huán)撐體系，相對(duì)于對(duì)撐體系來(lái)說(shuō)，環(huán)撐的剛度相對(duì)較弱，形成支撐作用的時(shí)間較晚，拆除支撐時(shí)變形釋放最快。中國(guó)結(jié)算區(qū)域因?yàn)榭油猸h(huán)境保護(hù)要求較高，采用了對(duì)撐體系（圖2、圖3）。對(duì)于環(huán)撐體系，采用了島式挖土，即先挖周邊土，盡快形成環(huán)撐，留中間土最后挖。對(duì)于對(duì)撐體系，采用了盆式挖土，先盡快形成2個(gè)方向的十字對(duì)撐，然后形成角撐，最后完成剩余支撐部分。

圖2 塔樓順作區(qū)第2～5皮土挖土分塊示意

圖3 逆作區(qū)先期同步形成板帶對(duì)撐體系

基坑開挖第2階段，逆作區(qū)暫停，3個(gè)塔樓區(qū)域挖土要求同步平衡對(duì)稱開挖，盡可能控制標(biāo)高在同一水平面上，相差不超過(guò)1皮土，防止分坑區(qū)域之間高差過(guò)大，導(dǎo)致分隔墻變形較大，進(jìn)而導(dǎo)致逆作區(qū)之間的壓土失穩(wěn)。

基坑第3階段施工，逆作區(qū)挖土也應(yīng)遵循同步平衡對(duì)稱開挖，同時(shí)確保先完成2條東西向板帶，使其形成“對(duì)撐體系”，有效控制外地下連續(xù)墻變形。

3.1.3 外地下連續(xù)墻大跨度暴露位置的變形控制技術(shù)

由于建筑功能的需要或環(huán)境保護(hù)要求高等原因，有些外地下連續(xù)墻存在大跨度暴露的地方需要進(jìn)行處理，防止地下連續(xù)墻變形過(guò)大。采用的方法有2種：

1）增加地下連續(xù)墻剛度。由于劇場(chǎng)的需要，不能設(shè)置結(jié)構(gòu)樓板，因此在金融劇院區(qū)域地下室外墻僅存在首層結(jié)構(gòu)樓板和地下3層的2個(gè)支撐點(diǎn)，地下室外墻的跨度達(dá)到15 m。為提高地下連續(xù)墻整體剛度，增加后方土體對(duì)地下連續(xù)墻的約束力，在該區(qū)域連續(xù)長(zhǎng)51 m的弧線范圍內(nèi)設(shè)計(jì)了連續(xù)17幅“T”形槽段（圖4、圖5），“T”形槽段翼緣部分深46 m，“T”形頭肋板部分深30 m，且為了滿足此區(qū)域局部樓板缺失后的結(jié)構(gòu)受力要求，在每幅“T”形槽段內(nèi)部設(shè)置總質(zhì)量約10 t的2根暗柱，疊合在地下連續(xù)墻內(nèi)共同抵抗墻外水土壓力。在逆作區(qū)施工至底板時(shí)，“T”形槽段加固區(qū)外地下連續(xù)墻最大水平位移，大約相當(dāng)于非“T”形槽段加固區(qū)外地下連續(xù)墻最大水平位移的一半，可見(jiàn)“T”形槽段整體剛度要比一字形地下連續(xù)墻大得多，對(duì)地下連續(xù)墻變形的控制效果非常明顯。

圖4 被動(dòng)區(qū)土體加固及T形槽段區(qū)平面布置示意

圖5 “T”形槽段

2）增加臨時(shí)支撐。在中金所地下室設(shè)備機(jī)房落深區(qū)部位，B4板頂面距離大底板開挖面高達(dá)8 m，為了防止高凈空下外地下連續(xù)墻變形過(guò)大，在B4板與底板中間設(shè)置了K撐，K撐節(jié)點(diǎn)與B4板部分梁柱節(jié)點(diǎn)相交，借此將外地下連續(xù)墻的部分水土壓力傳遞給B4板，這種做法類似于順作法中通過(guò)斜拋撐把外力傳遞給大底板（圖6）。

圖6 逆作區(qū)高凈空斷面上設(shè)置K撐

3.2 懸掛式止水帷幕條件下的長(zhǎng)周期降水技術(shù)

3.2.1 懸掛式止水帷幕的設(shè)置與降水效果

本工程復(fù)合承壓含水層厚度在100 m以上，常規(guī)的外圍護(hù)無(wú)法隔斷承壓含水層。結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和安全性兩方面考慮，最終采用了深53 m等厚度水泥土攪拌墻（TRD工法）＋深46 m、厚1.2 m地下連續(xù)墻作為基坑開挖階段的擋土隔水圍護(hù)體（圖7）。TRD水泥土攪拌墻作為止水帷幕，用來(lái)增加坑內(nèi)外繞流路徑，同時(shí)減少了地下連續(xù)墻長(zhǎng)度，也節(jié)省了成本?？觾?nèi)普遍區(qū)域井深45 m，低于TRD止水帷幕8 m。

圖7 典型剖面示意

對(duì)坑內(nèi)外水位進(jìn)行了長(zhǎng)期觀測(cè)（圖8～圖10），當(dāng)年8月份底開始施工順作區(qū)第4道支撐，此時(shí)承壓水水頭壓力與上覆土層質(zhì)量達(dá)到極限平衡狀態(tài)，繼續(xù)往下挖土施工需要開啟降壓井進(jìn)行抽水施工，在此之前的水位波動(dòng)主要由抽水試驗(yàn)造成。到10月底開始進(jìn)行順作區(qū)大底板挖土施工。從圖中可以看出，隨著挖土深度的增加，降壓井的開啟數(shù)量和相應(yīng)的坑內(nèi)外水位降深也在不斷地增加，但坑外的水位下降速率要比坑內(nèi)的緩慢，坑內(nèi)外的降深比在施工至底板時(shí)基本穩(wěn)定在2.5左右，滿足設(shè)計(jì)要求，證明采用這種懸掛式止水帷幕的方法對(duì)于減小對(duì)坑外水位的影響是可行的。

3.2.2 順逆作區(qū)交叉遞進(jìn)式降水技術(shù)

本工程外圍護(hù)未隔斷承壓含水層，而坑內(nèi)深45 m中隔墻同樣也沒(méi)有隔斷順逆作區(qū)之間的承壓含水層。因此，順逆作區(qū)單個(gè)分坑降水會(huì)對(duì)相鄰分坑產(chǎn)生影響，彼此存在水力聯(lián)系。因此，結(jié)合前文中所講的“順逆結(jié)合，同步交叉施工”的工況，通過(guò)計(jì)算分析與現(xiàn)場(chǎng)水位實(shí)測(cè)，對(duì)承壓水也采用了順逆作區(qū)交叉遞進(jìn)的降水方法（圖11）。

圖8 上證所坑內(nèi)外水位變化曲線

圖9 中金所坑內(nèi)外水位變化曲線

圖10 中結(jié)算坑內(nèi)外水位變化曲線

圖11 順逆作區(qū)降水井運(yùn)行工況

在基坑開挖的第1、2階段，僅僅開啟順作區(qū)部分井點(diǎn)即可滿足整個(gè)基坑的施工作業(yè)；第3階段進(jìn)行逆作區(qū)第5皮土方開挖時(shí)，順作區(qū)塔樓核心筒施工至地上4框至5框，順作區(qū)結(jié)構(gòu)自重荷載＋樁基抗拔力已經(jīng)平衡了絕大部分底板下的水壓力。此時(shí)，切換順逆作區(qū)的井點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)，開啟逆作區(qū)部分井點(diǎn)，同時(shí)關(guān)閉順作區(qū)所有井點(diǎn)，由于順逆作區(qū)的水力聯(lián)系，改為純逆作區(qū)降水可以滿足整個(gè)基坑的施工作業(yè)。這樣一種交叉遞進(jìn)式降水方法是以開啟最少的井點(diǎn)來(lái)滿足整個(gè)基坑內(nèi)的施工作業(yè)需求，是一種高效、低環(huán)境影響的降水方法。

3.2.3 坑中坑階梯降水技術(shù)

針對(duì)深坑及普遍底板區(qū)域不同的挖土深度，分別在局部深坑區(qū)域設(shè)置深48 m降壓井，在普遍樓板區(qū)域設(shè)置深45 m降壓井，同時(shí)對(duì)坑中坑實(shí)施階梯狀降水（圖12），這樣既滿足了不同深度土方開挖對(duì)水位的控制要求，實(shí)現(xiàn)了按需降水，同時(shí)又不超降，將對(duì)周圍環(huán)境的不利影響降到最低。圖中數(shù)據(jù)為相對(duì)標(biāo)高，地面標(biāo)高－1.35 m。

圖12 坑中坑階梯式降水

3.3 承壓水風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

3.3.1 遠(yuǎn)程智能監(jiān)控技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控承壓水，降低減壓降水的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，本工程采用了降水單位自主研發(fā)的“深基坑減壓降水運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)（ICDR）”。該系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是無(wú)線遠(yuǎn)程數(shù)字化水位監(jiān)控系統(tǒng)、工程降水智能預(yù)警系統(tǒng)、備用電源智能應(yīng)急系統(tǒng)和水位-減壓井智能控制系統(tǒng)。這套系統(tǒng)能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)井點(diǎn)水位，并基于GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸。水位異常時(shí)會(huì)報(bào)警，能夠?qū)⑺蛔詣?dòng)控制在安全線范圍內(nèi)；斷電時(shí)會(huì)報(bào)警，能夠?qū)崿F(xiàn)主供電線路與備用供電線路智能切換，實(shí)現(xiàn)斷電時(shí)延時(shí)啟動(dòng)降壓井。

3.3.2 承壓水存儲(chǔ)回灌技術(shù)

考慮到本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，在雨水泵房和楊高南路立交一側(cè)布置了20口回灌井（圖13），平均間距20 m布置1口回灌井，井深51 m，濾頭底部距離TRD水泥土攪拌墻底約3 m。

圖13 回灌井平面布置

結(jié)合周邊環(huán)境變形控制的要求，在坑內(nèi)減壓降水引發(fā)楊高南路和雨水泵房側(cè)坑外水位降幅過(guò)大時(shí)啟動(dòng)坑外回灌，回灌用水采用現(xiàn)場(chǎng)蓄水箱中存放的地下水。根據(jù)前期水文地質(zhì)勘察單井回灌試驗(yàn)的成果，在不考慮加壓的作用下，回灌井平均回灌量約為3.0 m3/h?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際坑外水位降幅約5.5 m，未啟動(dòng)回灌井，僅作為應(yīng)急措施。

3.3.3 中隔墻位置防滲漏技術(shù)

分坑中隔墻位置往往容易發(fā)生滲漏，為此在臨時(shí)分隔墻兩側(cè)設(shè)置寬1 200 mm后澆帶，在后澆帶處底板中設(shè)置止水鋼板?？紤]到水平傳力以及防水效果，在后澆帶下方設(shè)置寬2 200 mm、高800 mm的鋼筋混凝土傳力帶（圖14），既保證順逆作區(qū)底板在后澆帶封閉前的水平有效傳力，又保證后期鑿除分隔墻時(shí)防止此處滲水。

圖14 底板傳力帶節(jié)點(diǎn)

除了在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上考慮防滲漏，還必須考慮在后澆帶位置附近留設(shè)一定數(shù)量的降壓井作為應(yīng)急措施，待后期中隔墻鑿除、后澆帶封閉后方能解除滲水風(fēng)險(xiǎn)。同樣，回筑期封井也需以中隔墻為關(guān)鍵線路，從遠(yuǎn)離中隔墻的位置開始封井，按照由遠(yuǎn)及近的原則，最后封閉中隔墻附近的降壓井。

3.3.4 圍護(hù)滲漏風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

超深基坑的圍護(hù)滲漏風(fēng)險(xiǎn)要比淺基坑大得多，而同樣的深基坑在承壓含水層未隔斷的條件下施工，滲漏風(fēng)險(xiǎn)更大。如在清理中國(guó)結(jié)算順作區(qū)基礎(chǔ)底板時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)臨時(shí)分隔墻與外地下連續(xù)墻交界區(qū)域附近的底板上堆積有20～30 m3黃色粉質(zhì)黏土，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)“T”形外地下連續(xù)墻（C5-3）在底板面以上40 cm位置存在3～4 cm空洞，有渾濁水流從中流出。

現(xiàn)場(chǎng)立即組織了搶險(xiǎn)堵漏，雖然空洞處水流被堵住，但仍發(fā)現(xiàn)持續(xù)有水從后澆帶傳力板帶下方位置流出，說(shuō)明出水點(diǎn)不止一點(diǎn)，而極有可能是延伸至底板下方的滲水帶。繼續(xù)采用聚氨酯封堵后澆帶漏水位置的縫隙，但是效果不好，仍然冒水。判斷原因有三：該位置地下連續(xù)墻接縫屬于新老地下連續(xù)墻相交位置，地下連續(xù)墻施工時(shí)間相差4.5個(gè)月；外地下連續(xù)墻接縫施工質(zhì)量不好，在底板面以下存在開叉等隱藏滲漏帶；后澆帶位置混凝土澆筑可能不密實(shí)，在承壓水作用下形成滲水通道。

綜合分析各方面因素，最后決定采用坑內(nèi)壓重＋坑外注漿的處理方法（圖15）。流程為：在外地下連續(xù)墻出水點(diǎn)處埋設(shè)了引流管，在確定水流只從引流管內(nèi)流出，其余出水點(diǎn)均已封閉的前提下，在坑內(nèi)漏水點(diǎn)位置澆筑1.2 m×2.0 m× 1.4 m混凝土塊，將后澆帶與地下連續(xù)墻接縫處完全封閉→在坑外地下連續(xù)墻與TRD水泥土攪拌墻之間打設(shè)3根高壓旋噴樁，樁徑1 m、深度35 m。第1根高壓旋噴樁位于“T”形外地下連續(xù)墻（C5-3）與順作區(qū)相鄰?fù)獾叵逻B續(xù)墻的接縫處。注漿過(guò)程中，持續(xù)有水泥漿從引流管內(nèi)冒出，并有水泥漿浮于水面，連續(xù)注漿約11 t后，引流管已無(wú)水和漿液流出。緊接著，完成了另外2根高壓旋噴樁（注漿量分別為17 t和7 t），共計(jì)注漿35 t，此時(shí)顯示注漿壓力較大，證明滲水通道已經(jīng)完全堵住，無(wú)需再注漿。至此，地下連續(xù)墻滲漏問(wèn)題得到控制。

圖15 地下連續(xù)墻漏水及封堵示意

3.3.5 基坑突涌風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)

在進(jìn)行超深基坑底板施工階段，要特別當(dāng)心前期的勘探孔或未知管線。如果其刺穿承壓含水層，即使在降水井開啟的狀態(tài)下，也有可能引起坑底突涌現(xiàn)象的發(fā)生。中國(guó)結(jié)算順作區(qū)在進(jìn)行底板深坑區(qū)域第6皮土方開挖過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)某工程樁附近有一段直徑約7 cm的管子暴露在挖土面上，材料屬性和深度不明，有少量地下水從中流出，速度緩慢。該施工階段，80%的降壓井處于開啟狀態(tài)，承壓水已經(jīng)降低到挖土面以下1 m位置。針對(duì)此次突涌事件的處理，具體經(jīng)過(guò)如下：

1）某天下午發(fā)現(xiàn)出水點(diǎn)，水流緩慢，采用少量快干水泥進(jìn)行了臨時(shí)封堵。

2）第二天凌晨出水點(diǎn)水量加大，8時(shí)左右深坑內(nèi)積水達(dá)到1 m左右，隨即開始坑內(nèi)抽水，至18時(shí)深坑抽水見(jiàn)底，19時(shí)繼續(xù)采用快干水泥進(jìn)行封堵。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管快干水泥封堵用量加大，但由于承壓水量過(guò)大，快干水泥無(wú)法形成有效封堵。23時(shí)，采用快干水泥拌土，對(duì)出水點(diǎn)進(jìn)行回填覆蓋。至第三天1時(shí)30分完成回填覆蓋，基本停止了冒水。

3）第三天6時(shí)，回填點(diǎn)又發(fā)現(xiàn)有水滲出，水量不斷增加。經(jīng)多方討論決定，采用聚氨酯對(duì)漏水點(diǎn)注漿，并根據(jù)注漿后的實(shí)際效果確定是否采取雙液注漿等后續(xù)措施。24時(shí)后發(fā)現(xiàn)注漿未達(dá)到預(yù)期效果。

4）第四天9點(diǎn)，在吸取第1次注漿失敗的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，將原先覆蓋在出水點(diǎn)上的覆蓋土挖除，準(zhǔn)確找到出水點(diǎn)，進(jìn)行了第2次注漿，經(jīng)過(guò)幾小時(shí)觀察，出水點(diǎn)不再漏水，認(rèn)為已經(jīng)成功封堵，不再采用雙液注漿等后續(xù)措施。

5）為了防止突涌風(fēng)險(xiǎn)的再次發(fā)生，施工方加快了深坑區(qū)挖土、墊層和底板施工速度，并對(duì)出水點(diǎn)區(qū)域部分墊層進(jìn)行加厚處理，僅用10余天時(shí)間即完成了該深坑區(qū)域基礎(chǔ)底板施工。至此，承壓水突涌風(fēng)險(xiǎn)才算解除。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以上海國(guó)際金融中心項(xiàng)目為背景，針對(duì)該工程超大、超深的特點(diǎn)，圍繞順逆結(jié)合同步交叉施工的復(fù)雜工況，重點(diǎn)對(duì)施工階段的圍護(hù)變形風(fēng)險(xiǎn)控制和承壓水風(fēng)險(xiǎn)控制兩方面進(jìn)行了研究，得出如下結(jié)論：

1）為了減小基坑圍護(hù)的變形量，在進(jìn)行逆作區(qū)首層盆式開挖時(shí)，需要留設(shè)足夠?qū)挾鹊倪吰铝敉粒会槍?duì)環(huán)撐和對(duì)撐體系的特點(diǎn)，分別采用了島式和盆式挖土，做到快挖快撐，隨挖隨撐，盡可能減小時(shí)空效應(yīng)。

2）針對(duì)分坑順逆結(jié)合、同步交叉施工的復(fù)雜工況，為了減小坑內(nèi)土壓力差導(dǎo)致的中隔墻變形，需要同步平衡挖土。為了減小分坑之間的剛度差，控制基坑整體變形量，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)工況，做好順逆作區(qū)上下同步交叉界面上的搭接施工，實(shí)現(xiàn)水平力的平穩(wěn)傳遞。

3）當(dāng)基坑圍護(hù)在開挖或回筑期出現(xiàn)豎向大跨度暴露時(shí)，為了防止局部變形過(guò)大，可以采用加大圍護(hù)體剛度和增設(shè)臨時(shí)支撐的形式來(lái)控制風(fēng)險(xiǎn)。

4）對(duì)未隔斷承壓含水層的超深基坑降水施工，采用懸掛式止水帷幕進(jìn)行降水的方法是可行的，但前期需要做詳細(xì)的滲流數(shù)值分析和抽水試驗(yàn)，最終確定井點(diǎn)深度和布置。止水帷幕與井點(diǎn)兩者深度差的取值很關(guān)鍵，這方面有待進(jìn)一步研究，本工程取值8 m，最終坑內(nèi)外降深比穩(wěn)定在2.5，滿足了設(shè)計(jì)和施工要求。

5）懸掛式帷幕降水條件下承壓水風(fēng)險(xiǎn)更大，控制更難，需要做好充分的應(yīng)急預(yù)案。本工程同時(shí)遇到了圍護(hù)體滲漏和突涌?jī)深愶L(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的原因和處理經(jīng)過(guò)都是寶貴的經(jīng)驗(yàn)，值得同類型工程參考借鑒。