深基坑土方分塊分區(qū)踏步式開挖施工技術(shù)

王永卿

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

1.1 建筑結(jié)構(gòu)概況

中星城項目（以下簡稱為本工程）位于上海市徐匯區(qū)，地塊形狀呈三角形，南臨滬閔路高架、西靠柳州路、北依浦北路。

本工程總建筑面積約16.9 萬m2，為酒店、辦公及商業(yè)設(shè)施為一體的綜合性建筑。地下3 層，地下部分建筑面積約7.5 萬m2，地上部分建筑面積約9.4 萬m2

地下室外墻采用地下連續(xù)墻與結(jié)構(gòu)外墻兩墻合一，地下連續(xù)墻總延長米約750 m，厚800 mm。

圖1 地理位置及周邊環(huán)境示意

1.2 地質(zhì)概況

本工程基坑開挖深度為14.9～15.5 m不等，基底置于第④層淤泥質(zhì)黏土中。在開挖深度范圍內(nèi)的土層有第①層～④層。

圖2 地層特性分布與基坑支護剖面

1.3 基坑支護工程概況

基坑內(nèi)共設(shè)置3 道鋼筋混凝土支撐，混凝土強度等級為C35，布置形式以南北向?qū)谓Y(jié)合角撐形式為主，具體支撐桿件截面尺寸及中心標(biāo)高如表1所示。

表1 各道支撐截面參數(shù)表

本工程中采用臨時鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件，立柱樁采用Φ800 mm鉆孔灌注樁，鋼立柱采用由等邊角鋼和綴板焊接而成的4L160 mm×14 mm型鋼格構(gòu)柱，棧橋下立柱型鋼為4L160 mm×16 mm等邊角鋼，格構(gòu)柱截面尺寸為480 mm×480 mm。支撐平面布置見圖3、圖4。

圖3 棧橋及第1道支撐平面布置

圖4 第2、3道支撐平面布置

2 工程難點

2.1 周邊環(huán)境保護要求高，基坑超長面積大，土方工程量大

該項目周邊建筑物及地下管線眾多，鄰近滬閔路高架及軌交1號線。施工過程中，基坑的變形大小將直接影響周邊建筑物、市政管線、道路及高架、軌交1號線安全使用。

該項目基坑總面積約24 700 m2（近似于150 m×290 m的三角形），裙房及地下室車庫基坑開挖深度為14.6 m，塔樓基坑開挖深度為15.2 m，總土方量約38 萬m3，屬超大、超長、超深的軟土基坑。

2.2 工期緊

由于基坑面積大，開挖深度深，本工程基坑開挖施工開始日期為2010年8月中旬，如何在2011年春節(jié)前完成整個基坑的開挖及基礎(chǔ)大底板的施工將直接影響到整個基坑的安全性。

3 深基坑土方分塊分區(qū)踏步式開挖[1-6]

本工程基坑支撐體系采用對撐、角撐結(jié)合的形式，結(jié)合支撐的形式，本工程分4 層進行土方開挖，除第1層大開挖外，整個基坑第2～3層土方擬沿垂直于浦北路方向分4個分區(qū)按序進行開挖（圖5），隨挖土及時進行支撐施工，對于下層土方開挖的調(diào)校只要滿足該區(qū)域及相鄰區(qū)域支撐強度達到設(shè)計強度的80%即可進行下層土方開挖。第4層土方根據(jù)地下室后澆帶分6 個分區(qū)進行開挖（圖6），土方開挖與底板分塊交替施工，減少坑底隆起，進而減少周邊建筑及地面沉降。

3.1 基坑土方開挖及支撐施工流程

第1層土方開挖→第1道鋼筋混凝土支撐及棧橋施工，同時第2層土1區(qū)開挖（1區(qū)第1道支撐混凝土強度到達設(shè)計強度的80%）→1區(qū)第2道鋼筋混凝土支撐施工、2區(qū)開挖→2區(qū)第2道鋼筋混凝土支撐施工、第3區(qū)開挖→3區(qū)第2道鋼筋混凝土支撐施工、4區(qū)開挖，同時第3層土1區(qū)開挖（1區(qū)第2道支撐混凝土強度到達設(shè)計強度的80%）→4區(qū)第2道鋼筋混凝土支撐施工、1區(qū)第3道鋼筋混凝土支撐施工、2區(qū)開挖→2區(qū)第3道鋼筋混凝土支撐施工、3區(qū)開挖→3區(qū)第3道鋼筋混凝土支撐施工、4區(qū)開挖→4區(qū)第3道鋼筋混凝土支撐施工、第4層土1區(qū)開挖→依次進行各區(qū)第4層土方開挖及墊層施工。圖7、圖8為第1及第2、3層土方開挖流程。

圖5 第2、3層挖土分區(qū)平面示意

圖6 第4層挖土分區(qū)平面示意

圖7 第1層土方開挖流程示意

圖8 第2、3層土方開挖流程示意

3.2 分塊分區(qū)踏步式土方開挖

根據(jù)本工程基坑狹長的特點，項目部事先通過與圍護設(shè)計的溝通，使支撐支持獨立分段先行，施工中實現(xiàn)了土方分段踏步開挖，土方開挖與鋼筋混凝土支撐同步進行，開挖原則是開挖區(qū)域及相鄰區(qū)域的上道鋼筋混凝土支撐混凝土強度到達設(shè)計強度的80%。

這樣整個基坑開挖及地下室結(jié)構(gòu)施工就形成了踏步式基坑開挖的施工工況。

圖9 踏步式土方開挖示意

4 監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計[7,8]

本工程施工過程中，一些特征部位的變形統(tǒng)計如表2所示。

表2 部分部位變形統(tǒng)計

從本工程的一系列監(jiān)測結(jié)果表明，本工程在實施過程中，很好的實現(xiàn)了對周邊環(huán)境的保護，本工程的一系列施工措施是正確的。

5 結(jié)語

本工程通過分區(qū)分塊踏步式土方開挖的方式，使第2層土1區(qū)土方開挖與第1層土4區(qū)土方開挖同時施工，第3層土1區(qū)土方開挖與第2層土4區(qū)土方開挖同時施工，第4層土1區(qū)土方開挖與第3層土4區(qū)土方開挖同時施工，有效提高了第3層土方開挖的時間，較常規(guī)土方開挖施工節(jié)約土方開挖的時間約20 d，大大減小基坑施工時對周邊環(huán)境的影響，從而保證了基坑及周邊環(huán)境的安全。

本工程作為超大、超深的軟土基坑踏步式開挖施工的嘗試，為類似工程的施工積累了經(jīng)驗，對其施工方案選擇產(chǎn)生影響，并帶來一定的社會、經(jīng)濟效益。