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【摘要】上海地域以淤泥地质分布为主，但在基坑开挖时要熟知基坑周边环境，并根据各种工况下部署相应的围护方案，使基坑得以顺利开挖，文章以上海交通大学船舶水动力实验室工程为案例，在分析了工程难点和特点后，实施了打拉森板桩方案+槽钢外拉支撑方案+井点降水的基坑围护体系，通过验算论述了工程的稳定性和安全性。
【关键词】基坑围护；基坑开挖；降水；安全验算
1、工程概况
1.1工程背景分析
上海交通大学船舶水动力实验室工程位于上海市交通大学闵行校区东北角21-4地块，建筑物由正北方向向西偏转21度，四周分别为莲花路（东）、海洋深水实验池（南）、船舰学院（西）、纬八路（北），工程外廓距莲花路为35.9m，距海洋深水实验池为31.5m，距船舰学院最近点为16.8m、最远点47.1 m，距纬八路为9.0m。工程分为北楼、南楼两部分，总建筑面积为8243.4㎡，其中，北楼建筑面积6091.8㎡，南楼建筑面积2151.6㎡。防火分区为7个，其中北楼3个（每层一个），南楼4个（每层一个）。
1.2工程地质分布
基坑开挖地层土层描述：第①1层填土，表層为绿化耕土，下部以粘性土为主，但局部区域含大量碎砖、碎石等建筑垃圾杂物。第①2层滨填土，以粘性土为主，含黑色有机质及腐殖物。 第②层褐黄～灰黄色粘土，含氧化铁条纹及锰铁质结核，土质自上而下渐软第③层淤泥质粉质粘土，含云母、有机质，夹薄层粉砂，土质不均。第④层淤泥质粘土，呈流塑状态，含云母、有机质，夹少量薄层粉砂，土质较均匀。第⑤层为粘性土，含云母、有机质、腐殖物及钙质结核，局部以粉质粘土为主，土质尚均匀。
2、基坑特点和难点分析
2.1工程环境保护等级较低
本工程采用从原始地面卸土至周边承台底-1.95m，则北楼基坑实际开挖深度为2.95m、南楼实际开挖深度为2.65m，由于本工程环境保护等级较低，北楼基坑呈正方形各边边长约8m，但南北两侧存在承台（浅基础），南楼基坑呈距形长边东西走向边长约17.5m，短边南北走向边长约 12.7m，南两侧存在承台（浅基础），采用卸土后打拉森板桩方案+槽钢外拉支撑方案+井点降水的基坑围护方案。
2.2基坑地质复杂
基坑开挖范围内土层依次为①填土、②粘土、③淤泥质粉质粘土，坑底位于第③淤泥质粉质粘土。本基坑开挖内第①填土，成分较复杂，图纸松散，易造成坑壁；第②粘土土质较好，透水性弱；第③淤泥质粉质粘土，夹多量粉土，土质软弱，透水性较好，考虑到本工程水声水池及水下水池基坑开挖深度约5.0m，应采取适当的降水和止水措施。
3、基坑开挖安全控制措施
挖至基坑底时必须严格控制。为防止超挖、深挖，开挖至离基坑底100-200mm时，采用人工铲土至基坑底标高。为防止基底土层暴露时间过长，开挖一段后由监理对土质情况进行验收，随后开始浇筑垫层混凝土。坑底土方开挖若有超深时，必须采用碎石填平，严禁采用松土回填。当开挖深度范围内遇有地下水时，应根据工程地质资料采取措施降低地下水位，一般应降至开挖面以下0.5m，然后才能进行土方开挖，基坑计算考虑地面超载20kPa，q=20。开挖工况如图1。
3.1降水施工
临近建筑物的地下管线的减压井的抽水时间尽量缩短：在降水运行过程中随开挖深度逐步降低水头，通过信息化系统的应用，实现对周边环境的动态与实时监测，以便发现问题后及时处理，合理指导降水与土方开挖施工。
坑底加固区以上土体须满足挖土要求，坑底加固区以外范围要求降水后水位距离坑底为0.5～1.0m（含落深区）。在降水开始前应做好井点和管路清洗和检查工作，如发现问题及时处理，防止“死井现象”的发生。在降水过程中施工单位应加强管理，确保管路畅通和井点正常工作。基坑周围上部应做好排水工作，防止雨水流入基坑。
3.2 拉森钢板桩基坑支护
满足基坑支护结构本身强度，稳定性以及变形的要求，确保周围环境的安全。
采用板桩作围护结构，桩长为9m，桩顶标高为-1.95m。
3.2.1钢板桩插打
应用专用机械进行钢板桩插打作业，首先，利用桩机前臂将钢板桩吊起，将桩头以桩机夹板夹住，升起桩机使钢板桩垂直于地面，慢慢移动桩机至设计位置后插入钢板桩，然后利用液压振动锤将钢板桩锤打至设计深度。其次，在第一根钢板桩顺利插入后，按照相同方法沿前一根钢板桩扣槽依次插入第二根、第三根、第四根等剩余钢板桩至设计深度，直至将钢板桩全部插入，形成一个良好的、封闭的钢板桩基坑围护体系。在钢板桩插打施工时，注意要将每根钢板桩偏差严格控制在允许范围内，即钢板桩垂直度允许偏差为1%，轴线允许偏差为±100mm，桩顶标高允许偏差为±100mm，施工过程中，应实时监测偏差是否在允许范围内，若超出规定偏差值，则要及时纠正，以免造成严重影响。再次，基坑回填完毕后进行钢板桩的拔除，以便于钢板桩的循环利用。在钢板桩拔除前，施工人员先要充分了解拔桩顺序与陈桩时间，同时通过灌水、灌砂的方式做好对桩孔的处理，以保证拔桩的顺利性与安全性，避免因拔桩不当、带土过多所引起的地面位移、沉降等问题。
3.2.2钢板桩拔桩
（1）钢板桩拔桩方法：本次工程中，采用振动锤、起吊桩机等机械设备进行钢板桩拔桩施工。利用振动锤所产生的强迫振动使土质被扰动，将钢板桩周围土质的粘聚力与拔桩阻力有效消除。接着，利用桩机将拔起的钢板桩吊住，通过吊力作用将其彻底拔出。
（2）钢板桩施工常见问题及处理：钢板桩在施工中常遇到的问题主要有扭转、倾斜、共连等。其中，扭转多是因为采用铰式连接的锁口而造成的，可通过在打桩行进方向锁住板桩前锁口，或是在钢板桩之间空隙设置滑轮支架以制止板桩转动，再或是应用垫铁等将板桩锁口搭扣处两边填实等方法来处理。通过监测仪器发生钢板桩倾斜后，需及时对倾斜进行纠正，例如应用钢丝绳将钢板桩桩身拉住，通过边拉边打慢慢纠正。若钢板桩倾斜弯曲，导致槽口阻力过便会造成共连，对于这类问题，需及时纠正钢板桩倾斜，并通过将相邻已打好钢板桩用电焊临时固定的方式来处理。 3.2.3钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法采用填入法，填入法所用材料为石屑或中粗砂。
3.3基坑边坡纵向失稳滑坡
对基坑工程而言，基坑边坡纵向滑坡导致围护结构破坏，一旦发生此类恶性事故，应立即组织回填基坑塌方处，并组织周围人员撤离，防止事态进一步恶化。
3.3.1坑底隆起
一旦发现坑底隆起迹象，应立即停止开挖，并应立即加设基坑外沉降监测点，迅速回填土，直至基坑外沉降趋势收敛方可停止回灌和回填。然后会同设计一起分析原因，制定下一部对策。坑底抗隆起验算K=2.29，如图2。
3.3.2围护墙体位移过大
当挖深较大后，如发生围护墙下段位移较大，往往会造成墙后土体的沉陷，主要应设法控制支护嵌入部分的位移，着重加固坑底部位，具体措施有：
增设坑内降水设备，降低地下水，条件许可，可在坑外降水；进行坑底加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力；垫层随挖随浇，对基坑挖土合理分段，每段土方开挖到底后及时浇筑垫层。抗倾覆验算（水土合算），抗管涌验算：
按砂土，安全系数K=2.063；按粘土，安全系数K=2.756。如图3。
3.4监测
在围护结构施工前，测得初读数。在基坑开挖期间，做到一日一测。通过上述对基坑的围护技术的实施，基坑报警界限水平、垂直位移均小于10mm/日或累计大于50mm，基坑是稳定的、安全的。
结语：
本实验室基坑工程因环境保护等级较低、基坑地质复杂等特点和难点，在基坑开挖安全控制措施上严格控制降水施工，并把握好了拉森钢板桩基坑支护工艺与质量，通过对基坑边坡纵向失稳滑坡、围护墙体位移过大、坑底隆起采取了一系列解决措施，在进行验算、监测后的数据显示基坑工程是安全的、可靠的。
参考文献：
[1]赵科華.关于建筑工程基坑围护施工工艺的案例分析[J].建筑知识：学术刊，2013：325-325.
[2]周海军.基坑支护工程的施工管理技术[J].建筑技术，2015（s1）.
[3]陈安生，黄国良.复杂地质和地形环境下的基坑支护技术[J].工业建筑，2011，41（7）：138-142.
【关键词】基坑围护；基坑开挖；降水；安全验算
1、工程概况
1.1工程背景分析
上海交通大学船舶水动力实验室工程位于上海市交通大学闵行校区东北角21-4地块，建筑物由正北方向向西偏转21度，四周分别为莲花路（东）、海洋深水实验池（南）、船舰学院（西）、纬八路（北），工程外廓距莲花路为35.9m，距海洋深水实验池为31.5m，距船舰学院最近点为16.8m、最远点47.1 m，距纬八路为9.0m。工程分为北楼、南楼两部分，总建筑面积为8243.4㎡，其中，北楼建筑面积6091.8㎡，南楼建筑面积2151.6㎡。防火分区为7个，其中北楼3个（每层一个），南楼4个（每层一个）。
1.2工程地质分布
基坑开挖地层土层描述：第①1层填土，表層为绿化耕土，下部以粘性土为主，但局部区域含大量碎砖、碎石等建筑垃圾杂物。第①2层滨填土，以粘性土为主，含黑色有机质及腐殖物。 第②层褐黄～灰黄色粘土，含氧化铁条纹及锰铁质结核，土质自上而下渐软第③层淤泥质粉质粘土，含云母、有机质，夹薄层粉砂，土质不均。第④层淤泥质粘土，呈流塑状态，含云母、有机质，夹少量薄层粉砂，土质较均匀。第⑤层为粘性土，含云母、有机质、腐殖物及钙质结核，局部以粉质粘土为主，土质尚均匀。
2、基坑特点和难点分析
2.1工程环境保护等级较低
本工程采用从原始地面卸土至周边承台底-1.95m，则北楼基坑实际开挖深度为2.95m、南楼实际开挖深度为2.65m，由于本工程环境保护等级较低，北楼基坑呈正方形各边边长约8m，但南北两侧存在承台（浅基础），南楼基坑呈距形长边东西走向边长约17.5m，短边南北走向边长约 12.7m，南两侧存在承台（浅基础），采用卸土后打拉森板桩方案+槽钢外拉支撑方案+井点降水的基坑围护方案。
2.2基坑地质复杂
基坑开挖范围内土层依次为①填土、②粘土、③淤泥质粉质粘土，坑底位于第③淤泥质粉质粘土。本基坑开挖内第①填土，成分较复杂，图纸松散，易造成坑壁；第②粘土土质较好，透水性弱；第③淤泥质粉质粘土，夹多量粉土，土质软弱，透水性较好，考虑到本工程水声水池及水下水池基坑开挖深度约5.0m，应采取适当的降水和止水措施。
3、基坑开挖安全控制措施
挖至基坑底时必须严格控制。为防止超挖、深挖，开挖至离基坑底100-200mm时，采用人工铲土至基坑底标高。为防止基底土层暴露时间过长，开挖一段后由监理对土质情况进行验收，随后开始浇筑垫层混凝土。坑底土方开挖若有超深时，必须采用碎石填平，严禁采用松土回填。当开挖深度范围内遇有地下水时，应根据工程地质资料采取措施降低地下水位，一般应降至开挖面以下0.5m，然后才能进行土方开挖，基坑计算考虑地面超载20kPa，q=20。开挖工况如图1。
3.1降水施工
临近建筑物的地下管线的减压井的抽水时间尽量缩短：在降水运行过程中随开挖深度逐步降低水头，通过信息化系统的应用，实现对周边环境的动态与实时监测，以便发现问题后及时处理，合理指导降水与土方开挖施工。
坑底加固区以上土体须满足挖土要求，坑底加固区以外范围要求降水后水位距离坑底为0.5～1.0m（含落深区）。在降水开始前应做好井点和管路清洗和检查工作，如发现问题及时处理，防止“死井现象”的发生。在降水过程中施工单位应加强管理，确保管路畅通和井点正常工作。基坑周围上部应做好排水工作，防止雨水流入基坑。
3.2 拉森钢板桩基坑支护
满足基坑支护结构本身强度，稳定性以及变形的要求，确保周围环境的安全。
采用板桩作围护结构，桩长为9m，桩顶标高为-1.95m。
3.2.1钢板桩插打
应用专用机械进行钢板桩插打作业，首先，利用桩机前臂将钢板桩吊起，将桩头以桩机夹板夹住，升起桩机使钢板桩垂直于地面，慢慢移动桩机至设计位置后插入钢板桩，然后利用液压振动锤将钢板桩锤打至设计深度。其次，在第一根钢板桩顺利插入后，按照相同方法沿前一根钢板桩扣槽依次插入第二根、第三根、第四根等剩余钢板桩至设计深度，直至将钢板桩全部插入，形成一个良好的、封闭的钢板桩基坑围护体系。在钢板桩插打施工时，注意要将每根钢板桩偏差严格控制在允许范围内，即钢板桩垂直度允许偏差为1%，轴线允许偏差为±100mm，桩顶标高允许偏差为±100mm，施工过程中，应实时监测偏差是否在允许范围内，若超出规定偏差值，则要及时纠正，以免造成严重影响。再次，基坑回填完毕后进行钢板桩的拔除，以便于钢板桩的循环利用。在钢板桩拔除前，施工人员先要充分了解拔桩顺序与陈桩时间，同时通过灌水、灌砂的方式做好对桩孔的处理，以保证拔桩的顺利性与安全性，避免因拔桩不当、带土过多所引起的地面位移、沉降等问题。
3.2.2钢板桩拔桩
（1）钢板桩拔桩方法：本次工程中，采用振动锤、起吊桩机等机械设备进行钢板桩拔桩施工。利用振动锤所产生的强迫振动使土质被扰动，将钢板桩周围土质的粘聚力与拔桩阻力有效消除。接着，利用桩机将拔起的钢板桩吊住，通过吊力作用将其彻底拔出。
（2）钢板桩施工常见问题及处理：钢板桩在施工中常遇到的问题主要有扭转、倾斜、共连等。其中，扭转多是因为采用铰式连接的锁口而造成的，可通过在打桩行进方向锁住板桩前锁口，或是在钢板桩之间空隙设置滑轮支架以制止板桩转动，再或是应用垫铁等将板桩锁口搭扣处两边填实等方法来处理。通过监测仪器发生钢板桩倾斜后，需及时对倾斜进行纠正，例如应用钢丝绳将钢板桩桩身拉住，通过边拉边打慢慢纠正。若钢板桩倾斜弯曲，导致槽口阻力过便会造成共连，对于这类问题，需及时纠正钢板桩倾斜，并通过将相邻已打好钢板桩用电焊临时固定的方式来处理。 3.2.3钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法采用填入法，填入法所用材料为石屑或中粗砂。
3.3基坑边坡纵向失稳滑坡
对基坑工程而言，基坑边坡纵向滑坡导致围护结构破坏，一旦发生此类恶性事故，应立即组织回填基坑塌方处，并组织周围人员撤离，防止事态进一步恶化。
3.3.1坑底隆起
一旦发现坑底隆起迹象，应立即停止开挖，并应立即加设基坑外沉降监测点，迅速回填土，直至基坑外沉降趋势收敛方可停止回灌和回填。然后会同设计一起分析原因，制定下一部对策。坑底抗隆起验算K=2.29，如图2。
3.3.2围护墙体位移过大
当挖深较大后，如发生围护墙下段位移较大，往往会造成墙后土体的沉陷，主要应设法控制支护嵌入部分的位移，着重加固坑底部位，具体措施有：
增设坑内降水设备，降低地下水，条件许可，可在坑外降水；进行坑底加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力；垫层随挖随浇，对基坑挖土合理分段，每段土方开挖到底后及时浇筑垫层。抗倾覆验算（水土合算），抗管涌验算：
按砂土，安全系数K=2.063；按粘土，安全系数K=2.756。如图3。
3.4监测
在围护结构施工前，测得初读数。在基坑开挖期间，做到一日一测。通过上述对基坑的围护技术的实施，基坑报警界限水平、垂直位移均小于10mm/日或累计大于50mm，基坑是稳定的、安全的。
结语：
本实验室基坑工程因环境保护等级较低、基坑地质复杂等特点和难点，在基坑开挖安全控制措施上严格控制降水施工，并把握好了拉森钢板桩基坑支护工艺与质量，通过对基坑边坡纵向失稳滑坡、围护墙体位移过大、坑底隆起采取了一系列解决措施，在进行验算、监测后的数据显示基坑工程是安全的、可靠的。
参考文献：
[1]赵科華.关于建筑工程基坑围护施工工艺的案例分析[J].建筑知识：学术刊，2013：325-325.
[2]周海军.基坑支护工程的施工管理技术[J].建筑技术，2015（s1）.
[3]陈安生，黄国良.复杂地质和地形环境下的基坑支护技术[J].工业建筑，2011，41（7）：138-142.