周文兵

中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 蘇州 215131

現(xiàn)階段的基坑與主體銜接施工過程，往往為基坑支護(hù)完成，土方開挖至基底后進(jìn)行土建主體施工?，F(xiàn)行的施工工況大大增加了支撐的施工工作量，延長了施工工期。通過采用基坑半逆作法先挖后撐法的施工技術(shù)，利用中心區(qū)域盆式開挖的施工方法，實(shí)現(xiàn)中心區(qū)域主體優(yōu)先出±0 m，通過利用主體結(jié)構(gòu)與基坑支撐體系連接作為傳力，減少了基坑支撐的施工工作量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了上下同步施工的施工工況，加快了項(xiàng)目施工進(jìn)度[1-6]。

1 工程概況

1.1 地理位置及周邊情況

蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院總院二期工程（東區(qū)），位于蘇州市姑蘇主城區(qū)，平海路以南、平瀧路以北，建筑面積330 000 m2。

本工程基坑南側(cè)緊鄰平瀧路地下空間，北側(cè)為錦蓮河，東側(cè)為已建合和項(xiàng)目，西側(cè)為已建總院一期工程。工程基坑面積約為47 000 m2，基坑長約261 m，寬約181 m，基坑開挖深度12.3 m（局部14.3 m），如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目平面示意

1.2 工程水文地質(zhì)情況

本項(xiàng)目場地主要由雜填土、黏性土、粉土、粉砂組成。本場地地勢低洼，在一期項(xiàng)目施工期間場地表層堆填了大量雜填土，厚度達(dá)4～8 m，特別是西側(cè)靠近一期區(qū)域厚度較厚。本工程基坑開挖深度及影響范圍內(nèi)主要涉及①—⑤2層地基土，基坑基底位于⑤2層粉砂夾砂質(zhì)粉土。場地內(nèi)微承壓含水層主要存在⑤1層砂質(zhì)粉土夾粉砂、⑤2層粉砂夾砂質(zhì)粉土。工程所處區(qū)域地層分布從上至下分別為①雜填土、④1黏土、④2粉質(zhì)黏土、⑤1砂質(zhì)粉土夾粉砂、⑤2粉砂夾砂質(zhì)粉土、⑥粉質(zhì)黏土、⑧1黏土。

2 項(xiàng)目特點(diǎn)

1）工期緊。隨著已建一期項(xiàng)目醫(yī)療用房的使用日趨飽和，以及古城內(nèi)原有部分醫(yī)療部門將整體搬遷進(jìn)入第一醫(yī)院總院內(nèi)，建設(shè)單位對(duì)總院二期項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度非常重視，工期要求非常嚴(yán)格，只允許比原有工期計(jì)劃安排提前，而不能推后。

2）場地小?；优R邊與場地紅線距離小，其中南側(cè)僅有2 m，其余側(cè)15 m左右，在進(jìn)行基坑及地下室施工階段能作為施工區(qū)域利用的場地小，周轉(zhuǎn)場地非常有限。

3）交通組織難度大。本項(xiàng)目地處主城區(qū)，周邊車流量大，基坑開挖面積大、開挖土方量大，基坑施工階段土方開挖的快慢、結(jié)構(gòu)施工階段如何合理規(guī)劃利用場地，以及大量材料的組織運(yùn)輸、交叉施工的合理安排等，都將影響本項(xiàng)目的順利開展。

3 基坑方案優(yōu)化研究

3.1 基坑初步方案

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁結(jié)合2道內(nèi)支撐的支護(hù)體系，以布設(shè)圓環(huán)支撐（含棧橋）的方式，如圖2所示。圍護(hù)排樁為φ900 mm/φ1 000 mm的鉆孔灌注樁，基坑止水帷幕采用φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁進(jìn)行隔斷，基坑內(nèi)采用管井進(jìn)行疏干降水。第1道支撐采用800 mm×800 mm的現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐，第2道支撐采用900 mm×800 mm的現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐。

圖2 支撐平面布置示意

結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)情況，基坑圍護(hù)初步方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

1）優(yōu)點(diǎn)：做法比較常規(guī)，土方開挖和結(jié)構(gòu)一次施工完成。

2）缺點(diǎn)：支撐和立柱工程量大，2道混凝土支撐施工養(yǎng)護(hù)，換撐拆除，地下結(jié)構(gòu)施工周期長?？紤]周邊施工場地限制，組織施工難度大，需布設(shè)大量棧橋、平臺(tái)，造價(jià)高。支撐、立柱眾多，挖土難度大、速度慢。

3.2 基坑支撐優(yōu)化

針對(duì)初步方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，我們提出需突破原有思維，優(yōu)化深基坑支撐體系，調(diào)整挖與撐的施工順序，考慮逆作法的思路。

逆作法作為一種圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的施工方法，其優(yōu)勢主要集中在4個(gè)方面。

1）利用主體水平結(jié)構(gòu)作為支撐，支撐剛度大，可有效控制基坑變形和提高基坑的穩(wěn)定性，十分適用于周邊環(huán)境有嚴(yán)格保護(hù)要求的基坑工程。

2）在常規(guī)的框架結(jié)構(gòu)中采用逆作法，可以節(jié)省大量臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工程量，具有較為明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。

3）可實(shí)現(xiàn)地上、地下同步施工，大大加快地上結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，節(jié)省總工期，使業(yè)主在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，能夠樹立良好的工程進(jìn)度形象。

4）逆作法可將地下室頂板加固作為施工平臺(tái)和材料堆場，可有效解決周邊施工場地不足的問題，加快材料轉(zhuǎn)運(yùn)和施工進(jìn)度。

根據(jù)以上分析并結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，基坑方案與設(shè)計(jì)單位共同討論，進(jìn)行如下優(yōu)化，調(diào)整如圖3所示。

對(duì)深基坑支撐體系的優(yōu)化研究，調(diào)整挖與撐的施工順序，在深基坑豎向結(jié)構(gòu)完成后，中心區(qū)域先行開挖，周邊留置土體作為臨時(shí)護(hù)坡，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反壓。針對(duì)西側(cè)厚填土區(qū)域采用φ700 mm@500 mm雙軸攪拌樁進(jìn)行深層土體加固，確保土體穩(wěn)定。

采用中心區(qū)域先行完全敞開挖土施工。中心區(qū)域面積約占基坑總面積60%，可大幅加快挖土速度，最大程度縮短中心區(qū)域主體結(jié)構(gòu)的施工工期，取消大量臨時(shí)混凝土支撐、棧橋及立柱樁，減少后期支撐拆除工作。

在工程進(jìn)度上，中心區(qū)域范圍內(nèi)4#塔樓和1#門診樓等大部分區(qū)域可以率先進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，滿足建設(shè)單位針對(duì)工期提前的要求。待中心區(qū)域結(jié)構(gòu)施工B0樓板形成，結(jié)構(gòu)中心島區(qū)域轉(zhuǎn)化為施工平臺(tái)和材料堆場，有效解決周邊施工場地困難問題，加快材料轉(zhuǎn)運(yùn)。

中心區(qū)域地下1層和地下2層結(jié)構(gòu)樓板與支撐連接，參與圍護(hù)支撐體系的傳力，第2道支撐由混凝土支撐優(yōu)化為鋼支撐，加快安裝和拆除的施工速度。中心區(qū)域上部結(jié)構(gòu)與周邊區(qū)域挖土和地下結(jié)構(gòu)同步實(shí)施，進(jìn)一步加快中心區(qū)域上部結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。

3.3 調(diào)整施工工況

因基坑開挖順序的改變，由“先撐后挖”調(diào)整為“先挖后撐”，施工工況也隨之改變，需重新繪制各階段施工工況，指導(dǎo)施工。

3.4 安全性驗(yàn)算分析

在深基坑豎向結(jié)構(gòu)完成后，中心區(qū)域先進(jìn)行盆式開挖，周邊留置土體作為臨時(shí)護(hù)坡，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)反壓。第1級(jí)坡高3.95 m，坡比1∶2.0，平臺(tái)長3.5 m；第2級(jí)坡高3.95 m，坡比1∶1.5。中心區(qū)域周邊土坡坡體穩(wěn)定性分析，采用規(guī)范方法及有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行坡體穩(wěn)定計(jì)算。

針對(duì)基坑支撐體系的調(diào)整以及開挖順序的改變，對(duì)調(diào)整后的基坑各項(xiàng)安全數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，安全系數(shù)滿足要求。

采用有限元分析軟件Plaxis建模，進(jìn)行施工過程數(shù)值模擬，分析本工程基坑開挖對(duì)鄰近建（構(gòu)）筑物、管線等的影響。為了提高計(jì)算精度，按對(duì)稱問題取基坑的一部分為計(jì)算范圍，采用平面有限元分析。根據(jù)整體模擬計(jì)算分析，基坑中部土方開挖至基底時(shí)，基坑周邊最大水平位移15.7 mm，豎向最大沉降位移13.9 mm；支撐結(jié)構(gòu)形成后，周邊區(qū)域留置土體挖除，基坑周邊水平和豎向位移基本無變化?；娱_挖對(duì)周邊環(huán)境影響如表1所示。

表1 基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境影響計(jì)算匯總

4 施工控制注意點(diǎn)

在基坑施工前，應(yīng)進(jìn)一步復(fù)核周邊環(huán)境，并明確周邊管線情況，細(xì)化周邊管線布置及保護(hù)處理措施。明確施工荷載，基坑邊嚴(yán)禁超載。在基坑開挖過程中，施工單位應(yīng)采取有效措施，確保邊坡留土及動(dòng)態(tài)土坡的穩(wěn)定性。

編制詳細(xì)的土方開挖施工組織設(shè)計(jì)，針對(duì)中心區(qū)域土方合理分區(qū)，確定時(shí)序，克服長邊效應(yīng)，土方開挖按施工區(qū)段劃分及進(jìn)行施工組織，邊坡開挖后及時(shí)進(jìn)行護(hù)坡噴錨工作，做到隨挖隨噴，確保邊坡穩(wěn)定。

合理安排降水方案中的管井平面布置，可局部調(diào)整管井布置位置，避開地下室結(jié)構(gòu)梁、柱，向坑中坑靠近；編制詳細(xì)的輕型井點(diǎn)施工方案及輕型井點(diǎn)、管井降水運(yùn)行管理內(nèi)容，在土方開挖、中心區(qū)域結(jié)構(gòu)施工階段，確保基底水位在底板下0.5～1.0 m，同時(shí)編制好雨天基坑明排水的管理方案，確保特殊天氣的邊坡穩(wěn)定。

中心島主體結(jié)構(gòu)施工，應(yīng)編制詳細(xì)且切實(shí)可行的施工進(jìn)度計(jì)劃，重視施工對(duì)快速完成支撐的影響。主體結(jié)構(gòu)中伸縮后澆帶改為膨脹混凝土加強(qiáng)帶，從而保證中心島區(qū)域地下l層結(jié)構(gòu)的完整性，以滿足傳遞水平力的要求。

編制應(yīng)急方案應(yīng)具有針對(duì)性，特別是在應(yīng)對(duì)圍護(hù)可能產(chǎn)生的變形及地下水方面。應(yīng)急救援預(yù)案中須有應(yīng)急物資配備，以及應(yīng)對(duì)基坑變形、基坑滲漏、地下水突涌等的應(yīng)急處理措施。

5 基坑監(jiān)測數(shù)值分析

根據(jù)優(yōu)化后的基坑施工方案，編制詳細(xì)的基坑監(jiān)測方案。為確?；邮┕ぐ踩?，沿基坑設(shè)置地表垂直位移監(jiān)測點(diǎn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部垂直位移監(jiān)測點(diǎn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測點(diǎn)、支撐軸力監(jiān)測點(diǎn)、坑內(nèi)外水位監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測結(jié)果顯示，本項(xiàng)目自基坑開挖至地下室主體結(jié)構(gòu)施工完成，地表最大垂直位移8.92 mm，樁頂最大垂直位移8.71 mm，樁頂最大水平位移13.30 mm。由此可知，位移變形數(shù)據(jù)均小于30 mm，滿足規(guī)范要求且均小于理論計(jì)算值。支撐應(yīng)力最大為1 035.1 kN，小于控制值3 000 kN，亦符合設(shè)計(jì)要求。

通過位移數(shù)據(jù)及應(yīng)力數(shù)據(jù)分析，中心區(qū)域開挖留置土體護(hù)坡穩(wěn)定、優(yōu)化體系受力合理，工程理論計(jì)算及工程實(shí)測數(shù)據(jù)均符合規(guī)范要求，達(dá)到了相互驗(yàn)證的目的，優(yōu)化方案可行性得到實(shí)踐證實(shí)。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目位于主城區(qū)，又存在深厚填土的不利條件，在優(yōu)化方案時(shí)突破傳統(tǒng)思維，對(duì)厚填土進(jìn)行加固、反復(fù)驗(yàn)算。本基坑采用將傳統(tǒng)力學(xué)方法和有限元數(shù)值分析相結(jié)合，針對(duì)工程特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案和施工優(yōu)化，先挖后撐，并結(jié)合了“順作法”和“逆作法”施工的優(yōu)點(diǎn)，可以稱為“半逆作先挖后撐法”。目前這種方法具有保護(hù)環(huán)境、降低造價(jià)、方便施工等諸多優(yōu)點(diǎn)，可在今后基坑工程中廣泛應(yīng)用。