部分逆作結(jié)合中心島開挖方式的超大深基坑圍護(hù)與施工

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103

1 工程概況

1.1 工程總體概況

佛山市東平廣場項目工程位于佛山新城核心地段，地下4 層，地上5 層裙房，裙房上部分布10 棟超高層塔樓，塔樓高度在170～260 m。總用地面積8.04萬 m2，建筑面積約70萬 m2，集交通樞紐中心、住宅、商業(yè)、辦公、酒店于一體，是華南唯一雙地鐵、雙輕軌上蓋綜合體（圖1）。

圖1 佛山市東平廣場效果圖

本工程基坑面積約52 000 m2，采用分階段開發(fā)，挖土深度約為21 m，局部電梯井開挖深度達(dá)26 m以上。

1.2 工程水文地質(zhì)概況

地基土的構(gòu)筑與特征為：①人工填土層；②沖積土層（②1淤泥、②2粉質(zhì)黏土、②3粉細(xì)砂、②4淤泥質(zhì)土）；③基巖（③1強(qiáng)風(fēng)化泥巖、③2中風(fēng)化泥巖、③3微風(fēng)化泥巖）。整個基坑內(nèi)土體分布錯綜復(fù)雜。地下水位埋深0.50～1.00 m。在砂性土層發(fā)育的地段地下水水量較豐富；基巖中含少量裂隙承壓水。工程所在地雨水充沛。

1.3 基坑周邊環(huán)境概況

工程南側(cè)緊鄰水系（近連珠江水系主要支流——東平水道）；西側(cè)及西北側(cè)為在建佛山地鐵3、6號線車站；北側(cè)為城市主干路；東側(cè)為辦公場地，場地較為開闊?；又鼙榉秶眰?cè)主干路下方有雨污水管外，其他范圍普遍無地下管線。

2 基坑圍護(hù)總體設(shè)計

2.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計

針對上述工程難點(diǎn)，對本工程5.2萬 m2的基坑，采用周邊局部逆作法+中心島法施工的圍護(hù)設(shè)計與基坑施工技術(shù)。

總體的設(shè)計思路為：基坑上部2.5～3.5 m采用天然放坡或噴錨網(wǎng)的支護(hù)措施（止水帷幕采用單排φ550 mm＠350 mm深層攪拌樁），采用厚1 000 mm地下連續(xù)墻的支護(hù)形式（地下連續(xù)墻既作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時也作為地下室的永久結(jié)構(gòu)），在基坑中部制作中心島，部分采用內(nèi)支撐順作法，部分采用逆作法先后施工負(fù)一層、負(fù)二層、負(fù)三層板及底板，順作法施工負(fù)一層地下室及地上結(jié)構(gòu)。在基坑不同開發(fā)階段形成不同形式的支護(hù)體系[1-3]。

第一階段開發(fā)施工逆作區(qū)：利用鋼花管、土釘、旋噴樁加固反壓土+逆作法板帶作為5 萬 m2的基坑支護(hù)體系。第二階段開發(fā)施工中心島區(qū)域：利用混凝土支撐+中心島結(jié)構(gòu)+逆作法結(jié)構(gòu)作為基坑支護(hù)體系。第三階段開發(fā)施工反壓土區(qū)：利用三期永久結(jié)構(gòu)+中心島結(jié)構(gòu)+逆作法結(jié)構(gòu)作為基坑支護(hù)體系，最終完成整個基坑的開發(fā)?；訃o(hù)支撐體系如圖2、圖3所示。

圖2 圍護(hù)支撐體系1

圖3 圍護(hù)支撐體系2

2.2 支撐體系

1）基坑逆作法區(qū)支撐體系：以逆作法板帶和臨時鋼斜撐為水平支撐，以抗側(cè)剪力墻、鋼管柱+樁基為豎向支撐（圖4）。

圖4 靠近地鐵處逆作結(jié)構(gòu)及圍護(hù)支撐剖面示意

2）基坑反壓土區(qū)支護(hù)體系：1∶3兩級放坡，坡面掛鋼筋網(wǎng)噴厚100 mm的C20混凝土+打入式注漿鋼花管，坡腳施打?qū)?.7 m格柵型布置的深層攪拌樁，樁底至強(qiáng)風(fēng)化巖面，內(nèi)插φ140 mm×3 mm 微型鋼管樁（隔樁布置），入巖不小于1.0 m。坡腳攪拌樁外側(cè)設(shè)3 道土釘并掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土（圖5）。

圖5 基坑反壓土區(qū)支護(hù)剖面示意

3）基坑反壓土區(qū)與逆作法區(qū)交界處支護(hù)體系：采用三級垂直放坡。第一、二級放坡交界面處采用深層攪拌樁+微型鋼管樁+土釘（入巖5～8 m）+掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土；第三級坡采用鉆（沖）孔灌注樁（φ1 000 mm@1 500 mm）+深層攪拌樁（φ800 mm@600 mm）+預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)結(jié)構(gòu)（圖6）。

圖6 逆作法區(qū)與基坑反壓土區(qū)交界處支護(hù)剖面示意

3 中心島結(jié)合局部全逆作的深基坑挖土施工

由于整個基坑分三大區(qū)域，工程分多期開發(fā)，把土方開發(fā)分為兩大階段進(jìn)行施工。第一階段為逆作區(qū)、中心島區(qū)域土方開挖及反壓土區(qū)修坡；第二階段為反壓土區(qū)域土體開挖[4-6]。

3.1 第一階段土方開挖

3.1.1 逆作法施工區(qū)域土體分層開挖概況

逆作區(qū)土方開挖施工沿深度方向分為4 層：

第1層：負(fù)一層樓板以上的土體（標(biāo)高為負(fù)一層板面標(biāo)高-樓板厚度-770 mm以上的土體，下同）；

第2層：負(fù)一層樓板與負(fù)二層樓板之間的土體；

第3層：負(fù)二層樓板與負(fù)三層樓板之間的土體；

第4層：負(fù)三層樓板以下的土體。

3.1.2 逆作法施工區(qū)域土體開挖平面分塊及順序

逆作法區(qū)域有：A、B棟塔樓及裙房區(qū)域地下室，C棟裙房區(qū)域地下室以及基坑西側(cè)、北側(cè)靠近地下連續(xù)墻的約20 m帶狀區(qū)域（按后澆帶劃分為4 塊），將其分別定義為：A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、逆作法1～4區(qū)。

根據(jù)施工特點(diǎn)和開發(fā)要求，每層土體平面開挖順序按照如下流程進(jìn)行： A區(qū)→B區(qū)→逆作法1區(qū)、C區(qū)→逆作法2區(qū)→逆作法3區(qū)→逆作法4區(qū)。

3.1.3 第一階段反壓土區(qū)域土體開挖及支護(hù)施工順序

逆作法區(qū)域土方開挖施工的同時（中心島土方開挖之前），在反壓土頂部，根據(jù)土釘（注漿鋼花管）的間距逐層開挖土體，逐道施工注漿鋼花管和護(hù)坡混凝土面層。直到每個挖土階段厚度范圍的圍護(hù)注漿鋼花管和護(hù)坡混凝土面層施工完畢，為中心島土方開挖創(chuàng)造條件。

3.1.4 中心島區(qū)域土體開挖順序

每層土方開挖時，待逆作法區(qū)域主控土方開挖施工完畢，反壓土區(qū)相應(yīng)深度范圍的土層加固完成后，進(jìn)行中心島區(qū)域土方開挖。從臨時施工道路一側(cè)開始挖土，逐漸向反壓土區(qū)域推進(jìn)。利用中部出土坡道出土，完成相應(yīng)層的中心島土方開挖（圖7）。

圖7 第一階段土方開挖平面部署示意

3.2 第二階段反壓土區(qū)域土體開挖

當(dāng)逆作法區(qū)域、中心島區(qū)域地下室結(jié)構(gòu)完成后，對反壓土區(qū)域土方進(jìn)行開挖。在基坑南側(cè)無支撐阻擋的位置設(shè)置長臂挖機(jī)，每層土方由挖掘機(jī)翻運(yùn)至鄰近長臂挖機(jī)作業(yè)區(qū)域，由長臂挖機(jī)將土方直接從坑內(nèi)掏出至土方車后外運(yùn)[7-9]。

3.2.1 反壓土區(qū)域土體開挖分塊

第二階段土方開挖，將整個反壓土區(qū)平面分為兩大主控工期區(qū)域：

第一主控區(qū)域包括支撐1區(qū)、支撐2區(qū)、支撐6區(qū)、出土區(qū)域1和出土區(qū)域2；

第二主控區(qū)域包括支撐2區(qū)、出土區(qū)域2、支撐3區(qū)、出土區(qū)域3、支撐4區(qū)、出土區(qū)域4和支撐5區(qū)。

3.2.2 反壓土區(qū)域土體開挖施工

第一主控區(qū)域：先進(jìn)行出土區(qū)域1和出土區(qū)域2的土方開挖施工，然后進(jìn)行支撐1區(qū)、支撐2區(qū)、支撐6區(qū)土方開挖；其中，支撐1區(qū)和支撐6區(qū)土體翻運(yùn)至出土區(qū)域1中，支撐2區(qū)土體翻運(yùn)至出土區(qū)域1和出土區(qū)域2中，然后利用設(shè)置在基坑邊上的長臂挖機(jī)直接把出土區(qū)域內(nèi)的土方裝在土方車中外運(yùn)。

第二主控區(qū)域：先進(jìn)行出土區(qū)域3和出土區(qū)域4的土方開挖施工，然后進(jìn)行支撐3區(qū)、支撐4區(qū)、支撐5區(qū)的土方開挖；其中，支撐3區(qū)土體翻運(yùn)至出土區(qū)域2和出土區(qū)域3中，支撐4區(qū)土體翻運(yùn)至出土區(qū)域3和出土區(qū)域4中，支撐5區(qū)土體翻運(yùn)至出土區(qū)域4中，然后利用設(shè)置在基坑邊上的長臂挖機(jī)直接把出土區(qū)域內(nèi)的土方裝在土方車中外運(yùn)，如圖8所示。

圖8 第二階段土方開挖平面部署示意

4 結(jié)語

通過對部分全逆作結(jié)合中心島的基坑圍護(hù)設(shè)計與施工技術(shù)在東平廣場超大深基坑的應(yīng)用，總結(jié)了一些經(jīng)驗和措施，成功解決了分期開發(fā)、緊鄰水系和在建地鐵的超大深基坑在圍護(hù)設(shè)計和施工方面的技術(shù)難題，大大提高了前期項目的開發(fā)速度。在部分全逆作的超大深基坑圍護(hù)設(shè)計和基坑施工方面積累了經(jīng)驗，為類似工程提供了借鑒。