填海區(qū)軟基超大型基坑土方開(kāi)挖及降排水施工技術(shù)

王振江，雷順詳，李晨光

（中建一局集團(tuán)第二建筑有限公司，北京 102600）

1 工程概況

該項(xiàng)目位于深圳市寶安機(jī)場(chǎng)以北、空港新城南部，為西部沿江新城（一期）土地整備區(qū)。項(xiàng)目占地面積125萬(wàn)m2，總建筑面積158萬(wàn)m2，由一條1.8km長(zhǎng)的中央通廊將兩側(cè)的16個(gè)2萬(wàn)m2展廳，1個(gè)5萬(wàn)m2、2個(gè)2萬(wàn)m2的多功能廳，2個(gè)登錄大廳，1個(gè)接待大廳串聯(lián)而成。

項(xiàng)目周邊已建成海上田園，東側(cè)以舊工業(yè)廠房和城中村為主，西側(cè)主要為填海區(qū)，北側(cè)為會(huì)展二期用地。項(xiàng)目整體周邊場(chǎng)地開(kāi)闊，距離已有建筑物較遠(yuǎn)，但在會(huì)展中心周邊有河道治理、配套商業(yè)、地鐵、市政路、綜合管廊等項(xiàng)目與會(huì)展中心同期進(jìn)行，對(duì)施工交通組織影響較大。

2 工程水文地質(zhì)條件

2.1 水文條件

場(chǎng)地地下水類(lèi)型主要有第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，其中第四系孔隙潛水主要貯存于人工填土層中的雜填土和填石層，以及海陸交互相的粉細(xì)砂、中粗砂和礫砂層中。場(chǎng)地地下水埋深較淺，為0.30～3.20m，高程為-5.550～-1.800m（相對(duì)標(biāo)高），平均埋深0.55m，平均高程-3.550m（相對(duì)標(biāo)高），鉆孔內(nèi)水位變化不大，落潮時(shí)鉆孔水位高于河水位，漲潮時(shí)與河水位基本持平，地下水受潮汐影響鉆孔水位漲幅為0.09～0.15m。填土層為河水與堤岸地下水聯(lián)系的主要通道。基巖裂隙水主要賦存于弱～微風(fēng)化混合花崗巖裂隙中；接受上覆孔隙潛水和地下徑流補(bǔ)給。其富水性及導(dǎo)水性受斷裂構(gòu)造控制，具各向異性，不排除局部破碎帶有地下水量較大的可能。

2.2 地質(zhì)條件

工程區(qū)內(nèi)原始地貌主要為河涌、溝渠、魚(yú)塘和灘涂，后經(jīng)填海形成現(xiàn)狀陸域?？辈旖Y(jié)果表明，場(chǎng)地土體構(gòu)成如圖1所示。其中1層地下室基坑底部分位于素填土上，部分位于淤泥上；2層地下室基坑底大部分位于淤泥上，局部位于人工填土、粉質(zhì)黏土、黏土上。

圖1 土層剖面

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

地下2層區(qū)域?yàn)橹欣燃暗卿洿髲d，基坑支護(hù)采用雙排支護(hù)樁加混凝土內(nèi)支撐，其中前排為葷素咬合樁，后排為葷樁，樁徑均為1.2m；基坑內(nèi)共設(shè)置28道對(duì)撐，6道Y形撐和11道角撐。地下1層區(qū)域?yàn)槠?chē)坡道，支護(hù)采用雙排管樁及鋼板樁支護(hù)，邊坡采用鋼筋結(jié)合噴混凝土方式?；又ёo(hù)平面如圖2所示。

圖2 基坑支護(hù)平面

4 土方工程概況

本工程土方開(kāi)挖主要集中在中廊、南北登錄大廳及與地鐵連接通道區(qū)域（見(jiàn)圖3），自然地面設(shè)計(jì)標(biāo)高-2.900m，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際標(biāo)高-2.900～-2.700m，土方開(kāi)挖方量以-2.900m計(jì)算，坑底標(biāo)高為-12.600m，總計(jì)約362萬(wàn)m3。

圖3 土方工程概況

5 降排水措施

深圳市每年4—9月為雨季，年降雨量約1 933mm，項(xiàng)目開(kāi)工時(shí)正處雨季，其中土方開(kāi)挖階段為降雨量最大階段。

5.1 基坑外部排水系統(tǒng)

展廳之間支路兩側(cè)設(shè)置支排水溝，東西2條主干道內(nèi)側(cè)設(shè)置主排水溝，基坑頂邊設(shè)置排水溝和集水坑，用于截住外部來(lái)水和抽排基坑內(nèi)水。集水坑內(nèi)水抽排至支路排水溝后，經(jīng)三級(jí)沉淀池處理后匯入主排水溝，主排水溝內(nèi)積水匯入場(chǎng)外河涌（見(jiàn)圖4）。

圖4 基坑降排水布置

5.2 基坑內(nèi)部排水系統(tǒng)

1）土方分層開(kāi)挖時(shí)，沿坑底設(shè)置截面尺寸500mm×500mm排水溝，排水溝每隔30m設(shè)置1個(gè)1m深的臨時(shí)集水坑，并放入水泵。開(kāi)挖過(guò)程中如遇含水量較大時(shí)回填碎石和回填砂石，提前設(shè)置5m深疏干井，將土層水排出后再進(jìn)行土方開(kāi)挖。

2）在底板下石粉換填層設(shè)置盲溝，橫縱間距18m，基坑底積水匯集到盲溝后，分為2條排水路徑：①盲溝與后澆帶交匯處設(shè)置集水坑，坑內(nèi)布置潛水泵進(jìn)行抽排水；②基坑周邊設(shè)置集水井，間距36m，盲溝積水排入集水井，集水井內(nèi)水抽排至坑頂排水溝內(nèi)。

6 土方開(kāi)挖及內(nèi)支撐施工部署

6.1 總體施工部署

本工程總占地面積約125萬(wàn)m2，樁基單位根據(jù)其施工部署，對(duì)樁基完成場(chǎng)地分片移交。為降低項(xiàng)目施工組織難度，同時(shí)滿(mǎn)足建設(shè)工期要求，在土方開(kāi)挖過(guò)程中，采用“分區(qū)作業(yè)，區(qū)間平行”的施工組織理念，將場(chǎng)地劃分為7個(gè)片區(qū)平行組織施工，如圖5所示。

圖5 土方工程分區(qū)

在場(chǎng)內(nèi)外交通方面，為保證土方開(kāi)挖期間車(chē)輛的正常通行，沿展廳之間設(shè)置8m寬的支路，沿場(chǎng)地四周設(shè)置16m寬內(nèi)環(huán)路，與場(chǎng)內(nèi)支路相連。場(chǎng)地外側(cè)設(shè)置4條鋼棧橋，如圖6所示，其中1，2，3號(hào)鋼棧橋?qū)?7m，4號(hào)鋼棧橋?qū)?m。鋼棧橋與場(chǎng)內(nèi)環(huán)路相連，其中1，4號(hào)棧橋土方運(yùn)往伶仃洋海邊，2，3號(hào)棧橋土方運(yùn)往東莞虎門(mén)。

圖6 場(chǎng)內(nèi)交通布置

6.2 施工組織

該項(xiàng)目土方開(kāi)挖屬于混凝土內(nèi)撐的基坑開(kāi)挖，各區(qū)域在“分區(qū)作業(yè)，區(qū)間平行”的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格遵守“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的規(guī)定。開(kāi)挖主要工序流程為內(nèi)撐區(qū)域素填土開(kāi)挖→內(nèi)撐施工、養(yǎng)護(hù)→無(wú)內(nèi)撐部位素填土開(kāi)挖→無(wú)內(nèi)撐部位淤泥開(kāi)挖→內(nèi)撐下方淤泥開(kāi)挖?？傮w施工工序共分3個(gè)階段，如圖7所示。

圖7 階段開(kāi)挖立面

1）第1階段 開(kāi)挖至內(nèi)支撐底，開(kāi)挖深度3.1m，第1層1.6m，第2層1.5m，再進(jìn)行內(nèi)支撐施工。

2）第2階段 內(nèi)支撐底部土方開(kāi)挖，開(kāi)挖深度4.0m（保證內(nèi)支撐底部能行車(chē)），分2層開(kāi)挖，每層2.0m；遇到淤泥時(shí)，分層厚度不大于1m。

3）第3階段 開(kāi)挖深度2.6m（包含1.5m石粉換填），分2層開(kāi)挖，第1層1.1m，第2層1.5m，再進(jìn)行底板施工。

6.3 基坑開(kāi)挖

因該項(xiàng)目基坑占地面積較大，以B2中廊施工段為例進(jìn)行說(shuō)明。該項(xiàng)目各施工段開(kāi)挖方式基本一致，占地面積約1.4萬(wàn)m2，開(kāi)挖深度9.7m，挖方量約13.4萬(wàn)m3。內(nèi)撐采用混凝土大跨桁架式內(nèi)撐，同時(shí)桁架下方（部分在上方）設(shè)置混凝土板，以增大桁架剛度。B2中廊區(qū)域共3道對(duì)撐，內(nèi)撐施工工作量較大，占用工期較長(zhǎng)，在土方開(kāi)挖初期，應(yīng)優(yōu)先保證內(nèi)撐區(qū)域的表層填土開(kāi)挖。同時(shí)，開(kāi)挖范圍應(yīng)比桁架內(nèi)撐寬度外擴(kuò)4m，以保證內(nèi)撐施工時(shí)具有足夠的作業(yè)面。

6.3.1 第1階段：內(nèi)支撐之間表層素填土開(kāi)挖

將B2中廊區(qū)域以中間內(nèi)支撐為界限，劃分為A1，A2兩個(gè)區(qū)塊，每塊平行施工。采用“中心島式”開(kāi)挖，先開(kāi)挖坡道底下的土，隨后挖掘機(jī)向基坑內(nèi)側(cè)行進(jìn)，及時(shí)出土，運(yùn)土車(chē)輛通過(guò)臨時(shí)坡道進(jìn)入基坑內(nèi)。開(kāi)挖過(guò)程分2層開(kāi)挖，第1層開(kāi)挖深度1.6m，第2層開(kāi)挖深度1.5m；每層作業(yè)完畢后及時(shí)沿坑邊設(shè)置臨時(shí)排水溝及集水坑，如圖8所示。

圖8 第1階段土方開(kāi)挖順序

由于B2與相互鄰施工段B3樁基移交時(shí)間相差5d，B2與B3交接區(qū)域開(kāi)挖時(shí)采取放坡形式，坡度1∶1.7；邊坡支護(hù)采用8@200×200，長(zhǎng)1m的鋼筋結(jié)合噴射C30混凝土（100mm厚）的方式，在坡頂設(shè)置防護(hù)欄桿確保施工安全。當(dāng)相鄰兩區(qū)域移交時(shí)間大于15d時(shí)，采用鋼板樁支護(hù)，確保土方開(kāi)挖安全。

6.3.2 第2階段：內(nèi)支撐板底土方開(kāi)挖

A1和A2采用“中心島式”開(kāi)挖，先開(kāi)挖坡道底下的土，隨后挖掘機(jī)向基坑內(nèi)側(cè)行進(jìn)，及時(shí)出土，運(yùn)土車(chē)輛通過(guò)汽車(chē)坡道進(jìn)入基坑內(nèi)。開(kāi)挖過(guò)程分2層開(kāi)挖，第1層開(kāi)挖深度2m，第2層開(kāi)挖深度2m，遇到淤泥時(shí)，分層厚度不大于1m。內(nèi)支撐底部土方開(kāi)挖須待內(nèi)支撐達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的80%及相鄰區(qū)段內(nèi)支撐形成后方可開(kāi)挖，如圖9所示。

圖9 第2階段土方開(kāi)挖順序

6.3.3 第3階段：土方及淤泥開(kāi)挖

坡道沿前排支護(hù)樁設(shè)置，第1層采取逐漸向坡道退挖的方式進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖深度1.1m；此過(guò)程進(jìn)行A2坡道挖除，保留A1坡道。基坑內(nèi)采取回填磚渣并鋪設(shè)鋼板形成施工道路和挖機(jī)操作平臺(tái)的方法進(jìn)行挖掘。第2層超挖1.5m為換填深度，必要時(shí)可采取挖機(jī)倒運(yùn)淤泥方式運(yùn)至坡道附近裝車(chē)，待換填完畢挖除A1坡道。如圖10所示。

圖10 第3階段土方開(kāi)挖順序

7 結(jié)語(yǔ)

本工程屬于超大面積基坑土方開(kāi)挖施工，場(chǎng)外設(shè)置鋼棧橋、場(chǎng)內(nèi)設(shè)置16m寬主路及8m寬支路，滿(mǎn)足土方開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工需要。由于土方開(kāi)挖量大，工期緊，將基坑分為7個(gè)大區(qū)平行施工，確保超大面積深基坑開(kāi)挖工作順利進(jìn)行。同時(shí)基坑施工中采用信息化施工手段，隨時(shí)監(jiān)測(cè)基坑的各項(xiàng)受力、變形數(shù)據(jù)，及時(shí)分析、調(diào)整施工方案，確保超大面積深基坑工程安全穩(wěn)定施工。