工期緊張條件下大型深基坑施工方案的制定和實施

浙江寶業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司 上海 200041

1 工程概況

上海徐匯區(qū)156#地塊工程位于虹橋路、徐虹北路、南丹路及番禺路所圍地塊內(nèi)，總建筑面積153 428.3 m2，其中地上總建筑面積112 435.3 m2，由7 幢建筑構(gòu)成，1#～9#為29 層住宅（框架剪力墻結(jié)構(gòu)），10#房為28 層商辦樓（框筒結(jié)構(gòu)），建筑最高123.2 m，地下室滿鋪2 層，總建筑面積40 993 m2，平均挖土深度9.85 m（圖1）。

圖1 總平面示意

2 工程主要難點

2.1 工期緊張

工程于2011年1月1日開工，要求1#～9#樓2012年春節(jié)（2012年1月22日） 前結(jié)構(gòu)封頂，10#樓要求于2012年9月前結(jié)構(gòu)封頂，本工程地下面積達(dá)40 993 m2，住宅部分總面積達(dá)7.55萬 m2，387 d（包括2011年春節(jié)假期）內(nèi)要完成如此大體量的樁基、圍護(hù)、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)施工，可見工期極其緊張，為了確保工期目標(biāo)，基坑方案由總包制定，并進(jìn)行設(shè)計深化。

2.2 工程環(huán)境保護(hù)要求高

工程位于徐家匯鬧市區(qū)，周圍建筑群林立，西側(cè)為14～26 層的東方時空公寓，距本工程最近為11.8 m，南側(cè)馬路對面為匯賢雅居已完工的一期工程，距本工程最近為24 m，東側(cè)馬路對面為南丹小區(qū)，鄰馬路側(cè)為磚混結(jié)構(gòu)的3～4 層商業(yè)用房，小區(qū)內(nèi)建筑為18～27 層的高層住宅。場地東南角為匯師小學(xué)，教室為4 層磚混結(jié)構(gòu)。

場地周邊管線密布，北側(cè)虹橋路上依次分布有電力、給水、信息、雨水、煤氣及供電等共14 根管線，最近的管線距基坑10.5 m，東側(cè)徐虹北路上依次分布有供電、給水、燃?xì)夤? 根管線，最近的距基坑8.1 m。

2.3 施工場地狹小

本工程建設(shè)用地面積26 121.5 m2，地下室結(jié)構(gòu)平面面積達(dá)20 496.5 m2，整個施工場地面積極其狹小，場內(nèi)道路狹窄（3～5 m），施工道路無法環(huán)通，缺少必要的施工堆場及加工廠的場地。

3 方案制定和實施[1-5]

3.1 方案制定

本工程最大的難點是如何實現(xiàn)住宅部分極度緊張的工期，而縮短工期的關(guān)鍵在于基坑施工采取何種措施。對此我們分別制定了2 道支撐的基坑支護(hù)方案、1 道支撐加1 道斜拋撐施工方案、1 道支撐方案。

經(jīng)分析，無論采用上述3 種方案中哪一套方案，都存在著兩方面問題：一是基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工周期長，二是基坑面積較大，開挖較深，基坑施工時間較長，待基坑完成再施工上部建筑時，已無法實現(xiàn)業(yè)主要求的工期。

在地下室整體施工的各項方案均無法解決問題的情況下，我們開始考慮分區(qū)作業(yè)方案，制定了分區(qū)施工、順逆結(jié)合的分區(qū)異向作業(yè)方案。在方案中7#、9#樓地上為2 層商業(yè)樓，10#樓為辦公樓，工期矛盾并不突出，故僅對1#、2#，3#、5#，6#和8#樓下基坑進(jìn)行分隔。分隔出的基坑采用順作法施工，剩余大基坑采用逆作法施工。具體設(shè)計見圖2、圖3。

圖2 圍護(hù)平面布置

圖3 順作區(qū)圍護(hù)剖面

3.2 方案實施

3.2.1 具體實施步驟

樁基及圍護(hù)施工先從順作區(qū)1#基坑開始，并按照順作區(qū)1#→2#→3#→4#基坑的順序進(jìn)行施工，在順作區(qū)基坑樁基及圍護(hù)施工完成后，再進(jìn)行逆作區(qū)樁基及圍護(hù)的施工。

順作區(qū)各基坑的樁基及圍護(hù)完成后，隨即各自獨立進(jìn)行基坑開挖施工，基坑地下室結(jié)構(gòu)完成后，緊接著進(jìn)行順作區(qū)上部號樓的結(jié)構(gòu)施工。

當(dāng)逆作區(qū)域樁基和圍護(hù)全部完成，且4 個順作基坑的地下1層樓板全部完成后，逆作區(qū)域可開始基坑挖土與結(jié)構(gòu)施工，與此同時，順作區(qū)上部結(jié)構(gòu)也同時異向施工。

3.2.2 逆作法節(jié)點設(shè)計及結(jié)構(gòu)連通施工

由于逆作區(qū)圍護(hù)采用灌注樁，逆作區(qū)結(jié)構(gòu)不宜直接頂至圍護(hù)樁，為此，我們專門設(shè)計了逆作區(qū)邊跨結(jié)構(gòu)的節(jié)點：在結(jié)構(gòu)外墻內(nèi)增設(shè)框架邊梁和邊梁下方設(shè)置立柱樁以承受結(jié)構(gòu)豎向荷載；在結(jié)構(gòu)梁內(nèi)設(shè)置水平H型鋼支撐，保證圍護(hù)水平力得以正常傳遞（圖4）。

圖4 逆作法邊跨節(jié)點

在順作區(qū)地下1層樓板（B1板）及換撐結(jié)構(gòu)完成達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，逆作區(qū)可開始開挖，并伴隨土方開挖的進(jìn)度鑿除順逆作區(qū)域的分隔樁，同步施工順逆作區(qū)域首層結(jié)構(gòu)樓板（B0板）。此后，順逆作區(qū)域結(jié)構(gòu)異向同步施工，逆作區(qū)先開挖至B1板下方，順逆作區(qū)分隔樁也隨挖土進(jìn)程逐步鑿除，隨后施工逆作區(qū)B1板并連通順作區(qū)結(jié)構(gòu)，按此方式向下繼續(xù)施工，完成逆作區(qū)底板并連通順作區(qū)結(jié)構(gòu)。

4 實施效果

4.1 減少了樁基和圍護(hù)占用關(guān)鍵線路上施工時間

采用上述方案實施后，在1.5～2.5 個月內(nèi)，陸續(xù)完成了順作基坑的樁基及圍護(hù)施工，在逆作區(qū)樁基和圍護(hù)剛開始施工的同時，馬上就開始了順作區(qū)的基坑挖土和結(jié)構(gòu)施工，由此將樁基和圍護(hù)占用關(guān)鍵線路的工作量減少了60％～70％，縮短工期至少150 d。

4.2 減少地庫施工占用關(guān)鍵線路時間

由于在基坑設(shè)計時我們已經(jīng)對基坑的面積進(jìn)行了控制，單坑面積基本在2 500 m2以內(nèi)，因此，基坑支撐的形式可以設(shè)置為以Φ609 mm×16 mm單鋼管對撐和角撐的形式，挖土主要采用大挖機(jī)停在基坑兩側(cè)取土而無需設(shè)置棧橋，通過這些措施，大大地加快了基坑的施工速度，基坑從挖土至地下結(jié)構(gòu)完成時間均控制在了3 個月內(nèi)。

順作區(qū)基坑完成后，順作區(qū)的上部結(jié)構(gòu)馬上進(jìn)行施工，因此，雖然地下室總體施工時間較常規(guī)施工方法有所加長，但逆作區(qū)地下挖土及結(jié)構(gòu)施工時間并不占用工期關(guān)鍵線路，與常規(guī)2 道支撐施工方案相比，節(jié)約了工期4～5個月。

4.3 保護(hù)周邊環(huán)境，提供施工場地

采用分區(qū)異向作業(yè)的方案，由于在基坑大部分區(qū)域均采用逆作法施工，利用逆作法“先撐后挖”的特點，對基坑周邊環(huán)境起到了良好的保護(hù)作用。同時，采用逆作法施工，在逆作區(qū)首層結(jié)構(gòu)樓板完成后，提供了較大的施工場地，較好地解決了施工場地狹小，無處設(shè)置施工道路、施工材料堆場等場地的矛盾。