大型超深基坑工程施工技術(shù)

于 敏（中國(guó)建筑第五工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙410004）

大型超深基坑工程施工技術(shù)

于 敏（中國(guó)建筑第五工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙410004）

結(jié)合具體工程，介紹了在中心城區(qū)多高層建筑與重點(diǎn)建筑群等復(fù)雜周邊環(huán)境下的大型超深基坑工程施工技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)基坑支撐、分層土方開(kāi)挖以及工程降水等方面的施工方法與技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提出了較為科學(xué)的施工技術(shù)。經(jīng)工程實(shí)踐證明，此類(lèi)技術(shù)取得了較好的效果，能夠?yàn)槠渌?lèi)型的工程項(xiàng)目提供技術(shù)參考。

超深基坑；施工技術(shù)；土方開(kāi)挖；支撐技術(shù)

1 工程概況

蘇寧廣場(chǎng)工程位于徐州市鼓樓區(qū)，工程基坑面積約40895m2，周長(zhǎng)約870.2m，代表深度15.700m，A塔樓核心筒開(kāi)挖深度17.550，B、C、D、E塔樓核心筒開(kāi)挖深度16.550m?？偼练搅浚?2.84萬(wàn)m3，采用自卸汽車(chē)運(yùn)至預(yù)定棄土點(diǎn)，運(yùn)距約為20km，設(shè)置有支撐，共分為4個(gè)土層，原地面標(biāo)高-1.00m，第一層土方開(kāi)挖高度：2.475m；第二層高度：5.80m；第三層高度：4.00m；第四層高度：3.55m。

1.1 周邊環(huán)境

該工程位于徐州市最繁華的商業(yè)商務(wù)核心地段，工程西至彭城路，與彭城廣場(chǎng)相鄰，基坑距離彭城路最近點(diǎn)距離為4.38m；北靠河清路，基坑距離河清路最近距離為5.23m；對(duì)面為徐州第二中學(xué)，南側(cè)為淮海東路商業(yè)區(qū)，基坑距離淮海東路商業(yè)區(qū)最近距離為11.47m；東接內(nèi)支路文學(xué)巷，基坑距離文學(xué)巷高層地下室最近距離為14.93m，有華夏銀行等3座34層高層，最高樓座高度138.46m。

該工程的基坑地理位置及周邊環(huán)境見(jiàn)圖1。

圖1 工程地理位置圖

1.2 地質(zhì)資料

深基坑開(kāi)挖范圍土質(zhì)情況：

1.2.1 填 土

①-1雜填土：層厚：1.2～8.0m。

①-2素填土：層厚：0.5～5.3m，層頂埋深：1.2～5.0m。

①-3淤泥質(zhì)填土：層厚：1.5～7.6m，層頂埋深：1.8～8.0m。

①-4雜填土：層厚：1.0～10.4m，層頂埋深：4.6～11.7m。

1.2.2 全新統(tǒng)粉土、砂土

②-1粉土：灰黃色，層厚：0.5～6.2m，層頂埋深：10.0～14.8m。

②-2粉砂：灰黃色，層厚：0.5～6.5m，層頂埋深：9.7～14.7m。

1.2.3 上更新統(tǒng)粘性土

③粉質(zhì)粘土：黃褐色，含量5～10%，粒徑2～5cm不等，底部含少量風(fēng)化巖塊，層厚：1.0～14.5m，層頂埋深：10.0～21.0m。

1.2.4 基巖（下寒武系饅頭組）

④-1B強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖與泥巖互層：紫紅色，風(fēng)化強(qiáng)烈，局部成土狀。層厚：1.1～2.0m，層頂埋深：23.0～23.3m。

④-1C強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖：灰黃色，層厚：0.9m，層頂埋深：23.3m。

④-2A中風(fēng)化灰?guī)r：灰白色、肉紅色，層頂埋深：19.4～29.8m，該層最大鉆入深度16.0m。

④-2B中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖與泥巖互層：紫紅色，層厚：2.0～15.6m，層頂埋深：23.0～32.2m。

④-2C中風(fēng)化粉砂巖：灰白色，層厚：1.4～5.8m，層頂埋深：22.2～26.0m。

2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1 地理位置顯要（鬧市區(qū)），安全文明施工和環(huán)保要求高

（1）工程地處市中心，臨近居民區(qū)、學(xué)校，噪音控制要求緊；

（2）文明施工要求高；

（3）材料運(yùn)輸，土方及渣土外運(yùn)等只能在晚上9：00～次日5：00進(jìn)行，時(shí)間限制嚴(yán)格，交通組織難度大。

2.2 工程占地面積大，施工可用面積小，現(xiàn)場(chǎng)平面管理難

該工程施工占地面積約4.4萬(wàn)m2，但基坑邊線距建筑紅線一般為3～5m，在地下室結(jié)構(gòu)施工階段可用場(chǎng)地面積狹小，給現(xiàn)場(chǎng)的平面布置和交通組織帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。

2.3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土方工程量大，施工周期長(zhǎng)

該工程基坑土方開(kāi)挖量達(dá)63萬(wàn)m3左右，基坑采用工程樁圍護(hù)及混凝土支撐形式的支護(hù)結(jié)構(gòu)，工程量很大，且需要同樁基施工穿插進(jìn)行，施工周期長(zhǎng)，需保證開(kāi)挖過(guò)程中樁基不受影響。周邊建筑物和城區(qū)主干道臨近基坑，故對(duì)基坑土方開(kāi)挖和基坑變形監(jiān)測(cè)是施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 基坑施工

3.1 基坑支護(hù)系統(tǒng)施工

基坑采用鉆孔灌注樁結(jié)合現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系。圍護(hù)樁采用一排鉆孔灌注樁，（含 φ800＠1000鉆孔灌注樁，φ1000＠1200鉆 孔 灌 注 樁 ，φ1100＠1300鉆 孔 灌 注 樁 ，φ1200＠1400鉆孔灌注樁四種），鉆孔灌注樁外側(cè)設(shè)單排φ850＠1200旋噴樁防水止土；局部區(qū)域鉆孔灌注樁與三軸深攪樁之間采用三重管高壓旋噴樁充填，旋噴樁深度同三軸深攪樁。整個(gè)基坑布置三道鋼筋混凝土支撐。

基坑土方開(kāi)挖至要求標(biāo)高時(shí)，及時(shí)進(jìn)行支撐體系的施工，針對(duì)本工程的三道混凝土內(nèi)支撐，按照以下流程施工。

土方開(kāi)挖至混凝土支撐梁底→鑿開(kāi)支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍檁的連接面、支承樁清理→鋼筋混凝土支撐墊層施工→綁扎支撐鋼筋→支立側(cè)模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)、拆模、清理。

（1）土方開(kāi)挖后，立即采用人工配合空壓機(jī)鑿除支護(hù)樁樁頂?shù)臍堅(jiān)案{，鑿除后的樁頂標(biāo)高必須保證進(jìn)入支撐梁5cm，鑿除后的殘?jiān)仨毩⒓辞謇砀蓛?，并將樁頭用水沖洗干凈。樁頭處理完畢后，隨即調(diào)直鋼筋，進(jìn)行支撐梁梁底墊層混凝土施工。當(dāng)土方開(kāi)挖至第二道、第三道混凝土支撐底時(shí)，鑿開(kāi)圍護(hù)樁保護(hù)層露出圍護(hù)樁基坑內(nèi)側(cè)主筋，鑿開(kāi)樁身長(zhǎng)、寬同圍檁高度，鑿開(kāi)后及時(shí)清理浮渣。

圖2 支撐橫梁與支護(hù)樁連接圖（二）

（2）鋼筋混凝土支撐梁和圍檁梁的底模（墊層）施工，采用基坑原土填平夯實(shí)后澆筑素混凝土墊層，然后加覆蓋尼龍薄膜，作為支撐施工墊層。

（3）支撐鋼筋綁扎工藝流程

劃鋼筋位置線→運(yùn)鋼筋至支撐梁部位→綁扎支撐梁鋼筋。

穿次梁的下部縱向受力鋼筋及彎起鋼筋，并套好箍筋；放主次梁的架立筋；隔一定間距將架立筋與箍筋綁扎牢固；調(diào)整箍筋間距使間距符合設(shè)計(jì)要求，綁架立筋，再綁主筋，主次梁同時(shí)配合進(jìn)行。

3.2 土方施工

3.2.1 土方施工

樁基礎(chǔ)以棧橋?yàn)榻绶譃樗膫€(gè)施工區(qū)域，分別為：一、二、三、四區(qū)。

一至三層水平施工段的劃分根據(jù)本工程基坑內(nèi)支撐所在位置劃分如下施工區(qū)：A區(qū)、B區(qū)、D區(qū)、E區(qū)、ZQ區(qū)。

第四層土方開(kāi)挖水平區(qū)段的劃分：根據(jù)施工合同工期要求和地下室底板施工順序，第四層土方開(kāi)挖施工區(qū)段的劃分以標(biāo)段以及后澆帶位置作為劃分。塔樓部分依次劃分為A-1～2、B-1～4、C-1～2、D-1～3、E-1～3共11個(gè)區(qū)；裙房Q1-1～6、Q2-1～4劃分為10個(gè)區(qū)。

根據(jù)基坑實(shí)際情況，采用“大基坑、小開(kāi)挖，對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖”的原則，采取“從基坑?xùn)|西兩側(cè)向基坑中間位置對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖；開(kāi)挖土方豎向分為四層進(jìn)行，采用“盆式開(kāi)挖”嚴(yán)格遵循“分層分段、留土護(hù)壁、限時(shí)對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖”的原則施工，圍護(hù)體無(wú)支撐暴露時(shí)間控制在48h以內(nèi)。

深基坑工程的施工順序：工程樁→混凝土灌注支護(hù)樁→基坑挖土準(zhǔn)備→第一層土方開(kāi)挖→基坑第一道混凝土內(nèi)支撐施工→第二層土方開(kāi)挖→基坑第二道混凝土內(nèi)支撐施工→第三層土方開(kāi)挖→基坑第三道混凝土支撐施工→第四層土方開(kāi)挖（坑中坑土方開(kāi)挖）。

圖3 土方分層開(kāi)挖示意圖

根據(jù)工程的特點(diǎn)以及參考周邊城市建筑結(jié)構(gòu)和地質(zhì)情況類(lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn)做法，采取土方開(kāi)挖設(shè)備通過(guò)土坡下到基坑內(nèi)挖土外運(yùn)加棧橋平臺(tái)相結(jié)合的方式的出土方式，在一、二層土方開(kāi)挖時(shí)基坑內(nèi)修建四座土坡用于出土。

第一、第二層土方通過(guò)坑內(nèi)土坡出土。

第三、第四層土方的塔樓區(qū)域采用棧橋出土。

第三、第四層兩側(cè)非塔樓區(qū)域采用一、二道支撐之間的坡道下基坑輔助出土。

3.2.2 基坑棧橋施工

棧橋主要集中在中部十字交叉位置，在第一層土方開(kāi)挖時(shí)，先對(duì)十字交叉的棧橋位置進(jìn)行開(kāi)挖，在開(kāi)挖至第一道支撐底標(biāo)高時(shí)開(kāi)始進(jìn)行此部位棧橋的施工，如圖1：

在第一層土開(kāi)挖分為五個(gè)區(qū)段，第一區(qū)段第一層土挖至棧橋底標(biāo)高，開(kāi)始進(jìn)行一區(qū)段棧橋施工，二、三區(qū)段由于立柱樁較少，且此兩個(gè)區(qū)段面積較小，在一區(qū)段開(kāi)挖完成后進(jìn)行二三區(qū)段土方開(kāi)挖、圈梁及支撐梁施工。

開(kāi)挖第一層土方，棧橋開(kāi)挖深度1.9m，開(kāi)挖寬度26m，按照1：2.5放坡保持棧橋兩側(cè)土方穩(wěn)定，首次開(kāi)挖棧橋延長(zhǎng)米為400m。

開(kāi)挖圈梁部位、鑿除支護(hù)樁頂混凝土至棧橋底標(biāo)高——基坑土方開(kāi)挖至棧橋梁底的墊層底面——鑿開(kāi)棧橋與鋼立柱連接面、支承樁清理——鋼筋混凝土支撐墊層施工——棧橋梁鋼筋綁扎、支模板——中間位置土方回填、棧橋板墊層——綁扎棧橋板鋼筋——澆筑混凝土——養(yǎng)護(hù)、清理。

在一區(qū)段棧橋開(kāi)始施工時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行二、三、四、五區(qū)段土方開(kāi)挖，開(kāi)挖完成后做角支撐，為保證后續(xù)開(kāi)挖施工的進(jìn)行，棧橋施工時(shí)留4組同條件試塊，在3d、7d進(jìn)行試壓，判定棧橋可投入使用時(shí)間.

3.3 降水

場(chǎng)內(nèi)共設(shè)置130口降水井，按開(kāi)挖區(qū)域，依據(jù)土方施工安排，分區(qū)域重點(diǎn)降水。

降水在每層土方開(kāi)挖前2周開(kāi)始，為盡量不影響基坑內(nèi)其他施工，將降水井不規(guī)則分組，每組降水井采用倒井法降水，坑中心降水井內(nèi)的水倒至基坑四周井內(nèi)，基坑四周井內(nèi)的水最后抽出，直接排到坑外排水溝內(nèi)。在降水過(guò)程中記錄穩(wěn)定后的液面至開(kāi)挖后坑底的實(shí)際高度，降水過(guò)程中，在條件允許的情況下，可適當(dāng)降低下泵深度，最終達(dá)到穩(wěn)定后的液面至開(kāi)挖后坑底的實(shí)際高度為2.0m，降水的整個(gè)過(guò)程，都要注意地下水位的變化，要保證降水井每次降水水位不得大于基坑分層開(kāi)挖深度以下2.0m。

降水過(guò)程中應(yīng)監(jiān)測(cè)是否水質(zhì)渾濁、水位反彈以及久降不下的情況，如有，立即停止降水并進(jìn)行原因分析并采取相應(yīng)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于受到場(chǎng)地狹小、周邊環(huán)境復(fù)雜等因素的影響的超深基坑工程，特別是包含多層復(fù)雜支撐系統(tǒng)與施工棧橋的基坑工程，通過(guò)以上技術(shù)在工程實(shí)施過(guò)程中的應(yīng)用，較好的解決了此類(lèi)項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)重難點(diǎn)，實(shí)踐證明，以上施工技術(shù)確實(shí)可行。

[1]周 濤.大型超深基坑工程的環(huán)境保護(hù)技術(shù)[J].建筑施工，2011（07），531～533.

[2]張 職.鬧市區(qū)超深基坑施工的環(huán)境保護(hù)技術(shù)[J].建筑施工，2008（08）：642～644.

[3]衛(wèi) 芷.大型超深基坑工程綜合施工技術(shù)[J].山西建筑，2012（04）：82～83，186.

[4]李友龍，董洪信，趙中省.建筑工程深基坑降水方案設(shè)計(jì)[J].地質(zhì)學(xué)刊，2011（01）：78～81.

TU753

A

2095-2066（2016）24-0141-02

2016-4-28

于 敏（1979-），男，工程師，本科，主要從事建筑施工工作。