超大深基坑工程设计和施工方法研究

朱青龙,严艳艳

(枣庄科技职业学院 建筑会计专业部,山东 滕州 277599)

1 工程概况

A项目位于南昌红谷滩,工程分成了甲、乙、丙、丁等不同的地块,乙地块已经建设了住宅区。甲地块的地下共有三层,上部为两栋商业楼以及两栋超高层,基层深度为16 m～24 m;丙地块地下共有两层,上方为住宅、商业以及办公楼,共五栋,基层的开挖深度为9.7 m;丁地块共分成了地下一层以及地下二层不同的区域,上方为一栋酒店楼,下方为两栋商业楼,基坑的开挖深度为5.2 m～9.7 m。工程基坑周边的环境相对复杂,存在市政管线、住宅楼以及地铁等设施。

2 项目施工难点

2.1 地质条件相对复杂

项目的红谷滩位置过去是江边低地,场地现有标高要高于原有标高6 m～7 m,当前场地均为原有场地填充而成,因为区域存在着传统道路结构以及村落,回填材料中存在着建筑垃圾,所以,地下的障碍物比较多,为桩基和维护施工工作带来了不便。

2.2 周边环境恶劣

第一,丙地块存在烂尾楼,使得整个地块无法同步施工,原有场地以及大部分的场地需要司法程序认定以后才能够实施,为工程统筹规划带来了不小的难度。第二,因为工程位于南昌政府周围,周边存在地铁施工,这对于车辆行驶路线以及基地开门都会产生极大的影响。第三,红谷中大道与丰和中大道地下有大量的市政供水管道以及煤气管道,这会影响施工的有序开展。除此之外,规划地铁工程也将建设,其对于工程施工将会产生一定的限制。

2.3 施工场地条件严苛

工程环境恶劣、基坑大、施工场地条件苛刻,很多基坑除了自身的区域面积之外,没有其他的便道可用,这对基坑开挖以及结构施工的有序开展都会产生一定的影响,如何有效地做好无便道基坑场布策划,这是工程有序实施的关键所在。丰和中大道侧基坑和围墙之间的距离只有2 m～ 3 m,红谷中大道和围墙的距离仅有5 m,因为使用了拉锚水平支护形式,因此坡顶无法堆载,北侧与乙地块相邻的区域距离临围只有4 m的宽度,此外需要保护乙地块的建成结构,场地内可供使用的施工场地相对短缺。

3 工程设计策略

本项目的基坑面积为7.4万 m2,深度6.1 m～ 23.8 m。因为工程基坑面积相对较大,形状不够规范,深度大，且在北侧与西侧位置沿着基坑边线的方向有地铁通过,需要给予重点保护。所以需要对基坑实施分区挖掘。在合理、安全以及经济等因素的共同影响下,针对本工程基坑的面积、深度以及场内的土质等具体的情况,对比几种维护结构,最终明确了工程利用顺作法施工,具体方案如下:工程根据业主的要求以及地块设计进度能够分成甲、乙、丙、丁地块,乙地块是已经建成的住宅区。基坑围护的甲、丙、丁是采用的独立设计,其中甲区域受到了烂尾楼的影响,将其分成了甲1和甲2两个不同的分区。由于工程施工场地相对较小、占地面积较大、场地内外的交通压力相对较高,所以,如何有效地组织施工是保证工程能够有效开展的基础。如图1所示,按照业主的实际要求,充分结合工程特征,率先施工丙地块。同时，为了确保甲地块超高层主楼能够有效推进,工程将甲地块分成了甲1以及甲2等不同的分区,首先对甲1区进行施工,等到烂尾楼完全拆除完毕以后,利用工程工期计划以及丁区销售节点的相关

图1 施工顺序Fig.1 Construction sequence

要求,考虑基坑施工的场地需要以及安全性,丁区的施工时间要早于甲2区,在甲2区设置丁区以及甲1区的交通道路与施工场地,等到甲1区以及丁区地下结构施工到达顶板以后再对甲2区施工,甲2区施工的时候,甲1区开展地上结构施工,所以不会对工程的整体计划产生影响。具体项目基坑围护设计如表1所示。

4 工程施工方法

4.1 丙区基坑开挖方法

采用明挖的方式,选择1 m3的挖机操作,支撑以下开挖使用0.6 m3的挖机大开挖,把土方运送到支撑附近基坑边以及挖机的停放点,长臂挖机负责装车,利用1.5 t土方车将其运输到装卸点[1]。在挖掘盆边土的时候,采用斗容量为0.4 m3的液压正铲挖土机负责挖土。

流程如下所示:

1)将基坑由南到北共分成六个大区,首层土使用大开挖的方式,开挖到混凝土支撑底标高,大概-4.400 m的位置。

2)浇捣混凝土垫层,采用弹线、支模以及绑扎钢筋等诸多形式产生支撑体系。支撑施工也分成六个小区,施工的时候要尽量产生对撑,降低基坑本身的变形。

3)等到第一道支撑产生体系并且最终实现设计的基本要求,开始进行第二层土的挖掘,挖土的时候要将挖机停在基坑边以及栈桥上,基坑内由小机驳运土方。如果挖机要停留在支撑上面的时候,支撑需架设走道板合作而忽视覆土。挖土的时候按照1∶2分层放坡到-10.800 m的盆底位置,然后浇筑垫层,保持施工结构底板[2]。

4.2 甲1区基坑开挖方法

甲区土方按照设计图纸施工。第一道支撑面上的土体被称作是第一皮土,第一道和第二道支撑之间的土被称作是第二皮土,底板底到第二道支撑之间的土被称作是第三皮土。在保证基坑安全的基础上提升基坑施工速度,对挖土和支撑施工实施分段流水作业。

第一皮土。挖土的深度从自然地坪(-0.7 m)到第一道支撑底(-4.55 m),然后挖深3.85 m,土方量为5.4万方。

第二皮土。挖土深度从第一道支撑底一直到第二道支撑底,深度为8.4 m,土方量大约为10.4万方。

第三皮土。挖土深度从第二道支撑底一直到基坑底,深度为4.2 m～6.2 m,土方量为6.7万方。

待第三皮土施工的时候两道支撑都已经产生,结合便利施工到底板分块的基本原则,为尽量降低开挖对于地铁所产生的不利影响,采用从北向南的挖掘方法,依次浇捣混凝土底板。

4.3 甲2区基坑开挖方法

基坑开挖采用了对称、分块以及盆式开挖的方法,先开挖基坑的中部土方,浇筑临时支撑,然后分块开挖基坑东侧与西侧盆边土方,尽量保持东西两侧产生对称结构,然后依次对角撑位置的土体进行挖掘[3]。土方开挖主要使用了小挖机与长臂挖机相结合的方法,大多数的土方利用长臂挖机直接在栈桥上挖除。远离栈桥区域可以使用长臂挖机以及小挖机相互配合的形式实施挖掘工作,便于及时地清理基坑内部的土方。施工栈桥上要布置一些抓斗式长臂挖机挖土点,确保出土量[4]。

4.4 丁区土方开挖方法

丁区周围存在烂尾楼,甲2区卸土到-3.200 m与-4.500 m标高,甲2区以及丁区交界的位置填到-4.500 m标高,位于红谷大道的位置围护内侧基坑边缘要回填到场边自然地坪的高度,为红谷大道TRD围护施工提供必要的场地,并且在甲2区靠近甲1区的位置构建临时的施工便道。

5 结论

本工程挖掘土方使用了天然土坡道把基坑内部的土方运出坑,利用了顺作法,将深基坑和基础工作进行分区流水施工。按照土质、工程桩以及支护桩等情况使用旋挖钻机以及长螺旋钻机成孔。工程桩则在开挖上层土方以后再在坑底进行施工。充分结合施工现场的实际条件明确施工的方案,保证施工质量,获得了突出的效果。