超大深基坑工程設計和施工方法研究

朱青龍,嚴艷艷

(棗莊科技職業學院 建筑會計專業部,山東 滕州 277599)

1 工程概況

A項目位于南昌紅谷灘,工程分成了甲、乙、丙、丁等不同的地塊,乙地塊已經建設了住宅區。甲地塊的地下共有三層,上部為兩棟商業樓以及兩棟超高層,基層深度為16 m～24 m;丙地塊地下共有兩層,上方為住宅、商業以及辦公樓,共五棟,基層的開挖深度為9.7 m;丁地塊共分成了地下一層以及地下二層不同的區域,上方為一棟酒店樓,下方為兩棟商業樓,基坑的開挖深度為5.2 m～9.7 m。工程基坑周邊的環境相對復雜,存在市政管線、住宅樓以及地鐵等設施。

2 項目施工難點

2.1 地質條件相對復雜

項目的紅谷灘位置過去是江邊低地,場地現有標高要高于原有標高6 m～7 m,當前場地均為原有場地填充而成,因為區域存在著傳統道路結構以及村落,回填材料中存在著建筑垃圾,所以,地下的障礙物比較多,為樁基和維護施工工作帶來了不便。

2.2 周邊環境惡劣

第一,丙地塊存在爛尾樓,使得整個地塊無法同步施工,原有場地以及大部分的場地需要司法程序認定以后才能夠實施,為工程統籌規劃帶來了不小的難度。第二,因為工程位于南昌政府周圍,周邊存在地鐵施工,這對于車輛行駛路線以及基地開門都會產生極大的影響。第三,紅谷中大道與豐和中大道地下有大量的市政供水管道以及煤氣管道,這會影響施工的有序開展。除此之外,規劃地鐵工程也將建設,其對于工程施工將會產生一定的限制。

2.3 施工場地條件嚴苛

工程環境惡劣、基坑大、施工場地條件苛刻,很多基坑除了自身的區域面積之外,沒有其他的便道可用,這對基坑開挖以及結構施工的有序開展都會產生一定的影響,如何有效地做好無便道基坑場布策劃,這是工程有序實施的關鍵所在。豐和中大道側基坑和圍墻之間的距離只有2 m～ 3 m,紅谷中大道和圍墻的距離僅有5 m,因為使用了拉錨水平支護形式,因此坡頂無法堆載,北側與乙地塊相鄰的區域距離臨圍只有4 m的寬度,此外需要保護乙地塊的建成結構,場地內可供使用的施工場地相對短缺。

3 工程設計策略

本項目的基坑面積為7.4萬 m2,深度6.1 m～ 23.8 m。因為工程基坑面積相對較大,形狀不夠規范,深度大，且在北側與西側位置沿著基坑邊線的方向有地鐵通過,需要給予重點保護。所以需要對基坑實施分區挖掘。在合理、安全以及經濟等因素的共同影響下,針對本工程基坑的面積、深度以及場內的土質等具體的情況,對比幾種維護結構,最終明確了工程利用順作法施工,具體方案如下:工程根據業主的要求以及地塊設計進度能夠分成甲、乙、丙、丁地塊,乙地塊是已經建成的住宅區?；訃o的甲、丙、丁是采用的獨立設計,其中甲區域受到了爛尾樓的影響,將其分成了甲1和甲2兩個不同的分區。由于工程施工場地相對較小、占地面積較大、場地內外的交通壓力相對較高,所以,如何有效地組織施工是保證工程能夠有效開展的基礎。如圖1所示,按照業主的實際要求,充分結合工程特征,率先施工丙地塊。同時，為了確保甲地塊超高層主樓能夠有效推進,工程將甲地塊分成了甲1以及甲2等不同的分區,首先對甲1區進行施工,等到爛尾樓完全拆除完畢以后,利用工程工期計劃以及丁區銷售節點的相關

圖1 施工順序Fig.1 Construction sequence

要求,考慮基坑施工的場地需要以及安全性,丁區的施工時間要早于甲2區,在甲2區設置丁區以及甲1區的交通道路與施工場地,等到甲1區以及丁區地下結構施工到達頂板以后再對甲2區施工,甲2區施工的時候,甲1區開展地上結構施工,所以不會對工程的整體計劃產生影響。具體項目基坑圍護設計如表1所示。

4 工程施工方法

4.1 丙區基坑開挖方法

采用明挖的方式,選擇1 m3的挖機操作,支撐以下開挖使用0.6 m3的挖機大開挖,把土方運送到支撐附近基坑邊以及挖機的停放點,長臂挖機負責裝車,利用1.5 t土方車將其運輸到裝卸點[1]。在挖掘盆邊土的時候,采用斗容量為0.4 m3的液壓正鏟挖土機負責挖土。

流程如下所示:

1)將基坑由南到北共分成六個大區,首層土使用大開挖的方式,開挖到混凝土支撐底標高,大概-4.400 m的位置。

2)澆搗混凝土墊層,采用彈線、支模以及綁扎鋼筋等諸多形式產生支撐體系。支撐施工也分成六個小區,施工的時候要盡量產生對撐,降低基坑本身的變形。

3)等到第一道支撐產生體系并且最終實現設計的基本要求,開始進行第二層土的挖掘,挖土的時候要將挖機停在基坑邊以及棧橋上,基坑內由小機駁運土方。如果挖機要停留在支撐上面的時候,支撐需架設走道板合作而忽視覆土。挖土的時候按照1∶2分層放坡到-10.800 m的盆底位置,然后澆筑墊層,保持施工結構底板[2]。

4.2 甲1區基坑開挖方法

甲區土方按照設計圖紙施工。第一道支撐面上的土體被稱作是第一皮土,第一道和第二道支撐之間的土被稱作是第二皮土,底板底到第二道支撐之間的土被稱作是第三皮土。在保證基坑安全的基礎上提升基坑施工速度,對挖土和支撐施工實施分段流水作業。

第一皮土。挖土的深度從自然地坪(-0.7 m)到第一道支撐底(-4.55 m),然后挖深3.85 m,土方量為5.4萬方。

第二皮土。挖土深度從第一道支撐底一直到第二道支撐底,深度為8.4 m,土方量大約為10.4萬方。

第三皮土。挖土深度從第二道支撐底一直到基坑底,深度為4.2 m～6.2 m,土方量為6.7萬方。

待第三皮土施工的時候兩道支撐都已經產生,結合便利施工到底板分塊的基本原則,為盡量降低開挖對于地鐵所產生的不利影響,采用從北向南的挖掘方法,依次澆搗混凝土底板。

4.3 甲2區基坑開挖方法

基坑開挖采用了對稱、分塊以及盆式開挖的方法,先開挖基坑的中部土方,澆筑臨時支撐,然后分塊開挖基坑東側與西側盆邊土方,盡量保持東西兩側產生對稱結構,然后依次對角撐位置的土體進行挖掘[3]。土方開挖主要使用了小挖機與長臂挖機相結合的方法,大多數的土方利用長臂挖機直接在棧橋上挖除。遠離棧橋區域可以使用長臂挖機以及小挖機相互配合的形式實施挖掘工作,便于及時地清理基坑內部的土方。施工棧橋上要布置一些抓斗式長臂挖機挖土點,確保出土量[4]。

4.4 丁區土方開挖方法

丁區周圍存在爛尾樓,甲2區卸土到-3.200 m與-4.500 m標高,甲2區以及丁區交界的位置填到-4.500 m標高,位于紅谷大道的位置圍護內側基坑邊緣要回填到場邊自然地坪的高度,為紅谷大道TRD圍護施工提供必要的場地,并且在甲2區靠近甲1區的位置構建臨時的施工便道。

5 結論

本工程挖掘土方使用了天然土坡道把基坑內部的土方運出坑,利用了順作法,將深基坑和基礎工作進行分區流水施工。按照土質、工程樁以及支護樁等情況使用旋挖鉆機以及長螺旋鉆機成孔。工程樁則在開挖上層土方以后再在坑底進行施工。充分結合施工現場的實際條件明確施工的方案,保證施工質量,獲得了突出的效果。