超大深基坑土方开挖与栈桥应用

□文/柳向辉 李 乐

随着城市化进程的飞速发展，面临越来越多的土地资源短缺问题[1]。人们开始逐步将发展方向指向地下空间，不断涌现出大量形状复杂、占地面积大且开挖深度深的超大基坑工程。与此同时，由于周边建筑物以及各种市政管线的制约，基坑施工面临更加严格的要求。

天津某超大基坑工程，基坑面积、深度大，周边建筑物多且管线复杂，依据现场基坑特点，采用栈桥与中心岛土方开挖相结合的方式，在基坑南北两侧分别设置出土栈桥，此种体系在土方开挖过程中适用性良好。

1 工程概况

天津某超大基坑工程南北方向长178.1 m、东西方向宽147.65 m，基坑周边长约591 m、平面面积约2.35万m2，平面形状为不规则四边形。基坑东北部、西南部裙楼区域普遍开挖深度为19.2、19.6、20.1 m；东南部一号塔楼区域普遍开挖深度为20.6 m，局部开挖深度24.7 m；西北部二号塔楼区域普遍开挖深度23.1 m，其中局部深坑开挖深度30 m。现场周边环境较复杂，基坑周边道路具有较多管线，基坑北侧某大酒店项目主体结构已经封顶，现阶段正在进行幕墙施工，基坑南侧某超高层大厦已经投入使用，基坑东西两侧公园绿化已经完成并正常使用。

2 工程特点分析

1）基坑开挖较深。普遍开挖深度为19.2 m，局部开挖最大深度为30 m，属于典型的超深基坑工程，又由于其靠近海河，场地水文地质情况较为复杂。

2）施工场地狭小。基坑工程周边市政道路已经全部修筑完成和使用，能提供的现场场地有限，现场大面积展开施工时受到了严重制约。

3）基坑工况复杂。基坑本体及周边环境情况较为复杂，周边高层已经封顶并相继投入使用且周边设有大量地下管线。

根据基坑支护结构设计工况，采用栈桥式中心岛开挖，见图1。

图1 基坑支护结构平面布置

3 栈桥设计与实施

为便于土方开挖及外运，在基坑南北两侧各设置了一个独立栈桥，其中北侧栈桥（栈桥一）上平台设计标高-1.600 m，下平台设计标高-3.200 m，斜坡比1∶8，见图2。南侧栈桥（栈桥二）上平台设计标高-1.600 m，下平台设计标高-3.900 m，斜坡比1∶8，见图3。

图2 北侧栈桥设计

图3 南侧栈桥设计

栈桥两侧设置钢筋混凝土防撞台，斜坡板设置防滑措施。栈桥基础采用钻孔灌注桩内插钢立柱形式并在钢立柱之间设置纵横连杆[2～3]。

钢筋混凝土栈桥平台板厚250 mm，混凝土强度等级C30，钢筋保护层厚度30 mm，施工平台板采用双层双向配筋，采用φ18 mm@150 mm钢筋。荷载要求：单位施工车辆满载不得超过50 t，每跨立柱间同时只能有一辆满载的施工车辆。

4 土方开挖实施

4.1 总体方案

土方开挖的施工顺序应遵循先撑后挖的原则，土方开挖采用分区分层挖土。

第四道支撑以上的土方采取预留“中心岛”的方式进行土方开挖及外运，土方从基坑中心向南、北两端整体退台、接力式开挖，最终通过中心岛将土方装车、运出。第四道支撑以下的土方采取分区、分层、分块、对称、平衡开挖[4]。

4.2 分步实施

1）第一步土方开挖，开挖第一道支撑以上土方，预留中心岛土方方便车辆行走。首先从栈桥部位进行土方开挖，为栈桥的尽快插入施工创造条件。每个角部布置两台大挖掘机，共8台挖掘机同时全面开挖，自卸汽车从现场三个出入口进出。

2）第二步土方开挖，第一道支撑全部施工完，达到80%强度后进行第二步土方开挖施工，即开挖第一道支撑和第二道支撑之间的土方。

3）第三步土方开挖即是开挖第二道支撑与第三道支撑之间的土方，开挖利用上一步修筑形成的便道进行土方外运，开挖时优先开挖四周和中间对撑部位的土方，便于水平支撑提前插入施工。

4）第四步土方开挖，首先对第三道支撑标高以上局部土方进行清挖，随着退挖第三道支撑梁以上局部土方对预留中心岛边坡进行修边修坡，见图4。

图4 第四步土方开挖中心岛放坡

开挖第三道支撑梁与第四道支撑梁之间的土方。此次土方开挖利用中心岛平台逐级倒运上传，将第三道支撑梁间隙土和第三道支撑梁底土方清挖。

5）第五步土方开挖，本次开挖第四道支撑梁与基坑底普遍开挖区域标高之间的土方。由于第四道支撑梁底部距离坑底仅有2.9 m高，因此首先采用60型小挖掘机在支撑梁底进行掏土，土方一部分直接由设置于基坑东北、西北角的抓斗垂直吊运至地面装车，一部分则由底部和放坡平台上的200型挖掘机接力转运至栈桥平台上，最后装车外运。

6）第六步土方开挖，第四道支撑梁底普遍区域土方开挖完成且垫层浇筑后，开始同时进行一号塔楼、二号塔楼局部深坑土方开挖，其中一号塔楼深坑土方由南侧逐级倒运至栈桥外运，二号塔楼深坑土方可由西北角垂直抓斗外运，也可由北侧倒运至栈桥。

二号塔楼深坑土方开挖土方量总计约2.67万m3，在开挖过程中分-25.300、-30.200、-32.200 m三级放坡开挖，其中规划出土路线为两条，东侧收土至北侧栈桥平台下方，然后由坐于平台上的抓斗垂直外运，西侧收土至西北角处，最后由坐于基坑西北角处的抓斗垂直外运。一号塔楼深坑开挖土方量总计约0.8万m3，在开挖过程中在-22.800、-24.900、-26.900 m三个标高处开挖，规划两条出土线路，西侧收土至南侧栈桥平台处，由坐于平台上的抓斗机垂直外运，东侧收土至东南角处，最后由坐于基坑外侧东南角处的抓斗机垂直外运。

5 结语

在超大基坑施工过程中，采用栈桥与中心岛土方开挖相结合，是一种十分合理的开挖方式，有效提高了工作效率，同时解决了基坑开挖深度深，施工场地狭小以及基坑工况复杂等相关的一系列问题。

工程实践证明，采用该施工体系，有利于工期控制，节约成本，极大的极高了工程效益，综合效益显著，为类似超大基坑工程施工提供良好借鉴，具有十分良好的推广价值。

[1]李 乐，梁 韡，崔爱珍，等超大超深基坑新型支撑栈桥体系设计与应用[J].施工技术，2015，44（13）:5-7.

[2]夏 翔，刘芳玲，叶海龙.钢栈桥在超深超大基坑土方工程中的应用[J].施工技术，2015，44（9）:94-97.

[3]陈睿烨.天津合生国际大厦深基坑栈桥中心环岛挖土施工[J].建筑技术，2014，45（7）:641-644.

[4]孙仓龙，徐 伟.施工栈桥在超大型基坑土方开挖工程中的应用形式与设计分析[J].建筑施工，1999，21（4）:29-32.