苗 培 博

(上海住陸建筑發(fā)展有限公司，上海 201206)

?

軟土地區(qū)超大直徑環(huán)形支撐深基坑施工技術(shù)

苗 培 博

(上海住陸建筑發(fā)展有限公司，上海 201206)

結(jié)合上海浦東機(jī)場(chǎng)綜合保稅區(qū)公共服務(wù)中心(二期)工程的特點(diǎn)，確定了超大直徑環(huán)形支撐深基坑施工方案，闡述了土方開挖及支撐施工的工藝流程，并歸納了施工中的注意事項(xiàng)，保證了工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

基坑，圓環(huán)支撐，土方開挖，圍護(hù)結(jié)構(gòu)

0 引言

近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建設(shè)工程的規(guī)模越來越大，尤其是在譬如上海等國際大都市。就上海這樣的軟土地區(qū)而言，大規(guī)模的建設(shè)項(xiàng)目和大面積的深基坑比比皆是。而軟土地區(qū)的深基坑工程帶來的是基坑支撐體系的大量成本投入，也給工程施工帶來諸多不便。在這樣的背景下，由于混凝土環(huán)形支撐有受力均勻合理、充分利用混凝土的抗壓強(qiáng)度、基坑無支撐面積率高、節(jié)約大量的鋼材和混凝土、對(duì)土方開挖等施工影響小等優(yōu)點(diǎn)，使其在各種支撐體系中脫穎而出，備受青睬。但在較大直徑和超大直徑環(huán)形支撐的施工過程中，必須要科學(xué)合理的進(jìn)行施工組織安排、施工布署，才是整個(gè)基坑工程安全的關(guān)鍵，本文以上海浦東機(jī)場(chǎng)綜合保稅區(qū)公共服務(wù)中心(二期)工程超大直徑環(huán)形混凝土支撐深基坑施工為例，詳細(xì)介紹了超大直徑環(huán)形混凝土支撐整個(gè)施工流程和關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。

1 工程概況

上海浦東機(jī)場(chǎng)綜合保稅區(qū)公共服務(wù)中心(二期)工程位于上海浦東機(jī)場(chǎng)綜合保稅區(qū)內(nèi)B9地塊(中國上海自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū))，東側(cè)為碩放路，西側(cè)為蕭山路，北側(cè)為聞居路，與公共服務(wù)中心(一期)隔路相望，南側(cè)為武夷山路。總建筑面積117 165 m2,其中地上部分建筑面積76 303 m2，地下部分建筑面積40 862 m2。地下2層，主要為會(huì)議中心、車庫及設(shè)備用房；地上8層，主要為辦公樓、會(huì)議中心等。主要結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，工期為2013年6月～2016年12月。

基坑占地面積約21 000 m2，呈正方形，單邊長度約145 m，開挖深度9.6 m，局部電梯井(集水井)落深1.6 m～3.0 m。圍護(hù)形式采用三軸/五軸水泥土深層攪拌樁止水帷幕、鉆孔灌注樁圍護(hù)內(nèi)設(shè)2道超大直徑(每道支撐設(shè)兩個(gè)同心環(huán)形支撐，直徑分別達(dá)119 m和135 m)圓環(huán)形混凝土支撐的圍護(hù)形式(見圖1，圖2)。

場(chǎng)地土層情況：第①層為填土，層底標(biāo)高-1.6 m，厚度多在1.10；第②1層為粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土，層底標(biāo)高-3.30 m，厚度1.70 m；第②2層為砂質(zhì)粉土，層底標(biāo)高-6.40 m，厚度3.10 m；第③層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-9.50，厚度為3.10 m；第④層為淤泥質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-20.00 m，厚度為10.50 m；第⑤層為粘土，層底標(biāo)高-27.60 m，厚度為7.60 m。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

1)地處自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，周邊管線復(fù)雜。本工程位于中國上海自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，屬于自貿(mào)區(qū)重點(diǎn)建設(shè)工程，倍受各界矚目，社會(huì)關(guān)注度高。從直通自由貿(mào)易區(qū)高架橋上和已投入使用的一期辦公大樓內(nèi)可一覽本工程建設(shè)，周邊市政道路下的管線密集、錯(cuò)綜復(fù)雜，給水、電力、通訊等管線距本工程地下室距離最近處僅6 m。若發(fā)生管線事故、道路沉降等不良后果，將對(duì)自由貿(mào)易區(qū)建設(shè)帶來極不利影響。所以本工程的建設(shè)地點(diǎn)及建設(shè)意義決定了本工程施工形象和基坑安全十分重要，不容有失。科學(xué)、合理安排基坑土方開挖順序和時(shí)機(jī)，充分利用“時(shí)空效應(yīng)”是控制基坑變形和確保周邊環(huán)境安全的關(guān)鍵。

2)施工場(chǎng)地狹小，節(jié)點(diǎn)工期緊，施工組織難度大。本工程基坑在總計(jì)約27 000 m2的基地面積中，基坑覆蓋率約占其中的78%，基坑四周緊鄰圍墻，場(chǎng)地極為狹小，且本工程的建設(shè)總工期和節(jié)點(diǎn)工期要求極為緊湊，因此在地下室階段將面臨現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小與地下室結(jié)構(gòu)施工量大需場(chǎng)內(nèi)提供充裕的材料加工和存儲(chǔ)場(chǎng)地的主要矛盾，對(duì)大面積展開地下室結(jié)構(gòu)施工有著較大的制約影響。優(yōu)化施工組織和總平面布置，加強(qiáng)流水作業(yè)是解決場(chǎng)地矛盾和保證工程節(jié)點(diǎn)工期及總工期的根本。

3)圓環(huán)支撐直徑超大，真圓度、平整度控制難度大?；又螢槎缊A環(huán)支撐，內(nèi)環(huán)直徑達(dá)119 m，施工過程中需分區(qū)、分段進(jìn)行施工，在支撐施工中和土方開挖過程中保證圓環(huán)支撐的真圓度和平整度，使支撐系統(tǒng)充分發(fā)揮拱效應(yīng)，避免環(huán)形支撐體系出現(xiàn)平面外穩(wěn)定性問題，是保證基坑施工安全的重點(diǎn)。

3 方案確定

為了在確保工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度的同時(shí)，又相對(duì)節(jié)約工程造價(jià)，整個(gè)基坑支撐僅在南側(cè)設(shè)置一處棧橋，根據(jù)本工程的施工合同、設(shè)計(jì)文件、相關(guān)規(guī)范、規(guī)程等，并結(jié)合工程實(shí)際情況，選用保留中心島，機(jī)械車輛入坑挖運(yùn)土方，按島式挖土、分區(qū)、分塊、對(duì)稱平衡的原則進(jìn)行土方開挖及跟進(jìn)支撐施工和后續(xù)的各道工序施工。

4 施工布署及工藝

4.1 施工布署

1)根據(jù)施工合同等文件編制科學(xué)、合理的施工總進(jìn)度計(jì)劃及節(jié)點(diǎn)進(jìn)度計(jì)劃；2)根據(jù)各分項(xiàng)工程的工程量、施工進(jìn)度要求、機(jī)械臺(tái)班產(chǎn)能，配備相應(yīng)的機(jī)械、設(shè)備；3)根據(jù)各分項(xiàng)工程的工程量和勞動(dòng)力定額配備相應(yīng)的勞動(dòng)力；4)根據(jù)機(jī)械、設(shè)備配置，配備足夠的臨時(shí)供電、供水資源；5)根據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃編制相應(yīng)的材料供應(yīng)計(jì)劃；6)做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作。

4.2 主要施工流程

1)施工總體流程如下：

三軸/五軸水泥土攪拌樁→圍護(hù)墻鉆孔灌注樁→三軸樁與圍護(hù)鉆孔樁間壓密注漿→坑內(nèi)鉆孔灌注(型鋼立柱)樁→落深部位雙軸攪拌樁圍護(hù)墻→落深部位高壓旋噴注漿封底→環(huán)梁支撐部位真空泵深井預(yù)降水→第一道支撐區(qū)域挖土(留島)→第一道支撐施工→第二道支撐區(qū)域挖土(留島)→第二道支撐施工→中心島土體卸土→底層土方開挖→底板結(jié)構(gòu)分塊施工→換撐、傳力帶施工→拆除第二道支撐→地下2層結(jié)構(gòu)施工→傳力帶、換撐施工→拆除第一道支撐→地下1層結(jié)構(gòu)施工→防水、回填土→上部結(jié)構(gòu)施工。

2)土方開挖及支撐施工流程:

本工程總計(jì)土方量約21萬m3，為充分利用“時(shí)空效應(yīng)”，盡快形成支撐，土方共分五次開挖，土方開挖遵循“分層、分塊、對(duì)稱、限時(shí)開挖、澆筑墊層、及時(shí)跟進(jìn)支撐或裙邊底板”的原則。

第一次開挖僅開挖第一道環(huán)形范圍內(nèi)支撐底標(biāo)高以上土體，分區(qū)、分塊、對(duì)稱、跳倉開挖并跟進(jìn)支撐施工，開挖厚度1.6 m，占總挖深的16.6%，土方量約1萬m3，僅占總土方量的4.7%；第二次開挖僅開挖第二道環(huán)形支撐范圍內(nèi)支撐底標(biāo)高以上土體及相應(yīng)工作面土體，分區(qū)、分塊、對(duì)稱、跳倉開挖并跟進(jìn)支撐施工，開挖厚度達(dá)5.025 m，占總挖深的52%，土方量約6萬m3，僅占總土方量的28.6%；第三次開挖為挖除3.6 m厚中心島留土,對(duì)基坑結(jié)構(gòu)基本無影響，土方量約4萬m3，占總土方量19%；第四次開挖基坑裙邊底板區(qū)塊的土體，分區(qū)、分塊、對(duì)稱、跳倉開挖并跟進(jìn)基坑裙邊底板結(jié)構(gòu)施工，挖土厚度約3 m，占總挖深的31%，土方量約3.5萬m3，僅占總土方量的16.7%；第五次開挖中心區(qū)域底板土體，分區(qū)、分塊、對(duì)稱、跳倉開挖并跟進(jìn)中心區(qū)域底板結(jié)構(gòu)施工，對(duì)基坑結(jié)構(gòu)影響較小，挖土厚度3 m～6 m，土方量6萬m3，占總土方量的28.6%。

總體土方開挖剖面示意圖見圖3。

3)施工注意事項(xiàng):

a.在施工放樣時(shí)，采用坐標(biāo)法對(duì)圓環(huán)支撐各軸線點(diǎn)進(jìn)行逐一定位，高程引測(cè)采用閉合高程引測(cè)進(jìn)行平整度控制，圓環(huán)支撐的中心軸線水平(垂直)定位偏差控制在±5 mm以內(nèi)，累計(jì)偏差控制在±10 mm以內(nèi)。圓環(huán)支撐施工完成后在內(nèi)圓環(huán)支撐上均布16個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn),利用均布在相應(yīng)位置立柱上的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)圓環(huán)支撐進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率按1次/d(基坑開挖階段)、1次/3 d(大底板完成后)，若有異常情況時(shí)適當(dāng)提高監(jiān)測(cè)頻率。監(jiān)測(cè)警戒值水平位移按日變化量不小于3 mm/d累計(jì)不小于30 mm，沉降按日變化量不小于2 mm/d累計(jì)不小于30 mm設(shè)置與支撐軸力監(jiān)測(cè)同步，若有異常情況時(shí)適當(dāng)提高監(jiān)測(cè)頻率。

b.土方開挖采用臺(tái)式(島式)開挖，中部島狀土體高度不大于6 m，在大于4 m處采用二級(jí)放坡，每級(jí)放坡高度不大于3 m；根據(jù)地質(zhì)情況，臨時(shí)邊坡留置坡度控制在1∶1.5～1∶2.0左右。第二次挖土邊坡示意圖見圖4。

c.對(duì)中心島留置時(shí)間較長的臨時(shí)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果：安全系數(shù)γRZ=1.31，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

5 結(jié)語

本工程自圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工至地下結(jié)構(gòu)完成,共歷時(shí)6個(gè)月,由于本工程施工組織安排合理，各施工工況、工序間搭接、銜接緊湊有序,充分利用了環(huán)形支撐受力均勻合理、充分利用混凝土的抗壓強(qiáng)度、基坑無支撐面積率高等優(yōu)點(diǎn)，加快了各層土方開挖、支撐體系和主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度，嚴(yán)格實(shí)施過程控制和驗(yàn)收的各項(xiàng)制度，在整個(gè)基坑及地下結(jié)構(gòu)施工過程中通過第三方專業(yè)監(jiān)測(cè)單位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),基本未出現(xiàn)圍護(hù)變形、支撐軸力等報(bào)警，周邊道路、建(構(gòu))筑物、管線的沉降、變形等累計(jì)值均符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，為本工程能在確保安全的前提下保質(zhì)保量如期完成施工任務(wù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為工程總進(jìn)度節(jié)約了近3個(gè)月。通過本工程的成功實(shí)踐，為同類工程施工積累了施工經(jīng)驗(yàn)，提供了參考依據(jù)。

On construction technique for super-large diameter ring support deep foundation pit in soft soil areas

Miao Peibo

(ShanghaiZhuluArchitecturalDevelopmentCo.,Ltd,Shanghai201206,China)

Combining with the features of the public service center (the Second Phase) project of the comprehensive bonded zone in Pudong Airport in Shanghai, the paper identifies the construction scheme for the ultra-large diameter ring support deep foundation pit, illustrates the craft procedure for the earthwork excavation and support construction, and sums up the precaution in the construction, so as to ensure the operation in the engineering construction.

foundation pit, ring support, earthwork excavation, enclosure structure

1009-6825(2017)06-0092-03

2016-12-14

苗培博(1983- ),男，工程師

TU463

A