浙江省大成建设集团有限公司 浙江 杭州 310012
【摘 要】浙江建设科技研发中心项目，其施工场地狭小，基坑周边环境复杂，深基坑土方开挖施工困难。通过在第1道内支撑上设置栈桥作为施工道路，解决了土方开挖的交通运输问题。同时采取分区块进行土方开挖，降低了施工难度，加快了施工进度，在基坑施工过程中实现全方位的基坑监测，保证了在复杂环境条件下深基坑的施工安全。为以后类似深基坑土方开挖施工提供依据。
【关键词】深基坑；复杂环境；土方开挖；监测
Excavation technology of deep foundation pit in complex environment
Qin Peng，Huang Fei
（Zhejiang Dacheng Construction Group Co.Ltd.，Hangzhou 310012，China）
Abstract：The difficulty of Zhejiang construction technology R&D center project，is the Narrow construction site and the complex surrounding environment of foundation pit，resulting in some problems about excavation of deep foundation pit. By setting the trestle bridge as the construction road in the first passage，we can solve the transportation problem of the earthwork excavation. At the same time，we may take the partition block for earth excavation，which can reduce the construction difficulty，speed up the construction progress and implement a full range of foundation pit monitoring in the process of foundation pit construction，ensuring the construction safety of deep foundation pit in a complex environment conditions. This paper provides the basis for later similar earthwork excavation of deep foundation pit construction.
Key words：deep foundation pit；complex environment；earthwork excavation；monitoring
1、工程概况
浙江建设科技研发中心项目位于杭州市市中心地带，文二路北侧，莫干山路西侧。场地大致呈一长方形，东西长约140m，南北宽约87m，用地面积为10894m2，新建建筑面积约51525m2，其中地上建筑面积约33837m2上部工程为1幢4-16层联体建筑，地下建筑面积约17688m2（地下三层）。基坑总面积为5990 m2，基坑周长为355m。基坑开挖深度为14.45m，局部电梯井深度约为16.9m。
基坑围护采用1000mm和800mm厚地下墙，墙深为38m，入土比例为1：1.6，采用十字钢板防水接头，止水帷幕采用Φ850三轴搅拌桩，搭接200mm，加固深度为16.45m。设置三道钢筋混凝土内支撑。
2、工程地质条件
2.1地质条件
根据土层的沉积年代，沉积环境，岩性特征及物理力学性质，同时结合野外钻探，将勘察深度范围内的地基土划分为7个层次及分属于各层次的亚层，其中涉及到本基坑的土层的主要有以下几层：①0杂填土、①粉质粘土、②1淤泥质粉质粘土、②2粘质粉土、③淤泥质粉质粘土，基坑底部位于③淤泥质粉质粘土层中。⑤1淤泥质粘土，⑤2粘土，⑥1粉质粘土，⑥2粉砂，⑥3圆砾。
图1 典型的工程地质剖面图
2.2水文条件
场地浅部地下水属孔隙潜水，水位埋藏较浅，勘察期间测得稳定地下水位埋深在0.60～1.90m，相当于国家高程2.70～4.04m。接受大气降水补给，水位动态变化受大气降水控制，一般年变化幅度在1.00～1.50m。地面蒸发、侧向径流是其主要排泄方式。
底部基岩所含的基岩裂隙水水量贫乏，且埋深较大，对本工程无影响。
3、施工难点
1）场地狭小。
基坑南侧距离用地红线最近1.74m（为距离地下室外墙边线），红线外为文二路，且工地唯一一个出入口位于南侧。基坑东侧距离用地红线最近仅1.8m（该侧角部地下室建筑已超出用地红线，位于代征城市绿化带控制线内），红线外为莫干山路。文二路及莫干山路均为交通主干道，交通繁忙，道路下市政管线众多，保护等级高。
2）周边环境复杂
工程地处杭州市中心，周边环境极其复杂。基坑西侧包括建科院内部保留办公室（混6～混7，Φ377沉管灌注桩桩基础）及一幢混7住宅楼（条基，基础埋深1.5m，距离基坑约12.8m，建造年代较久），东北侧为24层的瑞琪大厦，地下一层（钻孔灌注桩基础，持力层为强风化凝灰岩或中风化泥质粉砂岩），西北侧还有一幢混4～混6建筑（钻孔灌注桩基础），距离基坑最近约13m，西北侧石灰桥新村住宅（混4、条基）住宅楼离基坑约20.8m。（图2）
图2 基坑周边环境平面布置图
4、基坑施工保证措施
在淤泥质土层进行土方开挖，淤泥层天然含水量大，但透水性弱，用深井降水效果较差，按设计要求采用明沟集水井法进行排水，提高土体抗剪强度，增加土体固结性能。对表层土方开挖，由于现场表层有较多建筑垃圾，采用建筑垃圾回填＋明沟集水井排水的方式进行土方开挖，对淤泥层采用钢板或路基板＋明沟集水井排水方式进行土方开挖。场内出土的施工便道采用宕渣或建筑垃圾填筑压实，为保证车辆、挖机正常行走可预先准备钢板或路基板。
基坑底部土体会有一定的回弹，为防止基坑坑底隆起变形，坑内进行被动区加固和坑中坑加固，加固时严格控制各道工序，确保成桩质量。
图3 被动区加固平面布置图
5、土方开挖
5.1栈桥施工
由于地下室范围与周边建筑物及道路相距较近，且地下室开挖深度较大，同时在东侧不具备开设大门，土方主出入口仅有南侧文二路位置。根据基坑原有的支撑布置形式，本工程第三层土方开挖就不具备自然放坡开挖条件，后续土方将无法进行开挖。必须增设临时支护系统。综合土方开挖、地下结构阶段施工道路需要及经济合理等因素，经过计算复核和专家论证后，第1道混凝凝土支撑采用栈桥形式。
调整后的内支撑仍采用3道钢筋混凝土支撑，但是第1道内支撑改用栈桥形式。其中挖土栈桥现浇砼板，荷载控制为55kN/m2，厚300mm的钢筋混凝土板，堆载栈桥现浇砼板，荷载控制为30kN/m2，厚250的钢筋混凝土板，其余为厚200mm的钢筋混凝土板。同时在施工过程中，挖土栈桥上每跨内最多只能同时分布一辆施工机械，且此时在其全部邻跨布置施工机械不得超过一辆。严禁出现两台满载设备停靠于同一跨度内的情况，不可上50吨以上的履带吊或其它机械。
图4 栈桥（第一道支撑）平面布置图
5.2挖土方案的选择
基坑设置三道内支撑，土方开挖分四层进行。每层土方开挖采用“分层、分段、分单元”开挖，将土方开挖分为6个区块进行开挖，第一层土方开挖（－0.5m～－2.1m），该层为①0杂填土，1.6m厚，按一层进行土方开挖。第二层土方开挖（－2.1m～－7.35m），该层为①粉质粘土和②1淤泥质粉质粘土，5.25m厚，上部约3m为粉质粘土层，下部为淤泥层，按2m，2m，1.25m分三层进行开挖。第三层土方开挖（－7.35m～－12.15m），该层为②1淤泥质粉质粘土和②2粘质粉土，4.8m厚，上部约3m为淤泥层粉质粘土层，下部为粘质粉土，按2.4m，2.4m分两层进行开挖。第四层土方开挖（－12.15m～－13.9m），该层为基本为③淤泥质粉质粘土，1.75m厚，按1.75m分一层进行开挖。为确保边坡安全，淤泥质土层纵向放坡坡顶至坡脚总放坡坡度1：3.5，分层之间局部放坡坡度不陡于1：3。
根据基坑的特点、周边环境情况、考虑到临时坡道放坡的角度控制和车辆的爬坡性能，基坑的前二层土方挖掘，由出土车通
过1：7的运输便道直接进入基坑装土外运。
5.2.1第一层土方开挖
根据设计要求开挖压顶梁及第一道混凝土支撑垫层以上土方（-0.5m～-2.1 m）。该层土厚1.6m.按一层开挖，此层土方开挖约9600m3。在坑内外排水达到设计要求，围护结构达到设计强度的80%后，即可凿除地下连续墙至压顶梁底，进行大面积开挖。按照图5所示布置挖土。西侧土方由西向东挖，东侧土方由东向西挖，先挖Ⅰ、Ⅱ区和Ⅴ、Ⅵ区土方，Ⅰ、Ⅱ区由西向东挖，Ⅴ、Ⅵ区土方由东向西挖，最后挖Ⅲ、Ⅳ区土方。
图5 第一层土方出土线路图
5.2.2第二层土方开挖
当压顶梁及第一道混凝土支撑强度达到80%后，土方开挖至第二道混凝土支撑垫层底（-2.1m～-7.35m），该层土厚5.25m，按每层2m、2m、1.25m分三层挖土，此层土方开挖约31500m3。按图6所示布置挖土，开挖首先从中间栈桥向东西两个方向各放坡开挖，避免在边坡周边堆放过多土方，防止边坡失稳。挖土时西侧土方由西向东挖，东侧土方由东向西挖，先挖Ⅰ、Ⅱ区和Ⅴ、Ⅵ区土方，Ⅰ、Ⅱ区由西向东挖，Ⅴ、Ⅵ区土方由东向西挖，最后挖Ⅲ、Ⅳ区土方至第二道混凝土支撑垫层底标高。
图6 第二层土方出土线路图
5.2.3第三、四层土方开挖
因基坑深度较深，无法满足放坡要求，第三、四层土方开挖只能采用在第一层支撑设置的水平栈桥上挖土，且挖土方式一致，通过PC120、PC60小挖机在基坑下将土翻驳至栈桥下方，再用PC360L长臂挖机站在栈桥上挖除基坑内土方。
第三层土方开挖至第三道混凝土支撑垫层底（-7.35m～-12.15m），该层土厚4.8m，按2.4m、2.4m分两层挖土，此层土方开挖约29000m3。
第四层土方开挖至底板垫层底（-12.15m～-13.9m），该层土厚1.75m，按一层挖土，此层土方开挖约10500m3。
按图7所示布置挖土，开挖采用小挖机在基坑下翻土，长臂挖机在挖土栈桥上将土挖除装车。先挖Ⅰ、Ⅱ区和Ⅴ、Ⅵ区土方，Ⅰ、Ⅱ区和Ⅴ、Ⅵ区土方由北向南挖，最后挖Ⅲ、Ⅳ区土方。
土方机械开挖至地下室底板底标高后，剩余300mm土方用人工开挖，保证基底土质不被扰动。
图7 第三、四层土方出土线路图
5.3土方开挖过程中的优化
由于第四层土方净高仅为1.75米，小型挖机在有支撑板的位置处无法进行土方的翻驳工作，为保证坑底土方不超挖，同时结合周边的环境影响变化及前面开挖过程中监测数据的反馈，将第三道混凝土支撑板全部取消，同时第三道混凝土支撑主梁宽度各增加20cm，粱顶和梁底主筋各增加一根，次粱截面不作调整。确保支撑体系的整体刚度和稳定性。
6、基坑监测
为保证施工的安全和开挖的顺利进行，减少基坑开挖过程中对周边环境的影响，在整个施工过程中应进行全方位的监测，实行动态管理和信息化施工。本基坑监测内容主要涉及到地下墙外侧的深层土体位移、地下水位位移、支撑轴力、周边建（构）筑物、周边管线及道路等监测项目。
土方开挖过程中及时采集基坑监测的各项数据，土方开挖至坑底过程中，周边建筑物、道路等沉降量均在设计报警值范围以内，证明土方开挖方法是行之有效的，能有效控制基坑的变形。
7、总结
1、本工程把第1道混凝土支撑进行了加强，使之成为土方运输的施工栈桥，很好的解决了场地狭小的问题，同时为后续地下结构的顺利施工创造了施工条件。
2、根据工程土质情况，周边环境、设计概况、结构要求对土方进行了合理的分块、分区施工，降低了施工难度，同时提高了施工速度，确保后续施工的顺利进行。
3、基坑施工过程中采用信息化的施工手段，随时监测基坑的各项受力情况、变形数据，及时分析、调整施工方案，优化施工方案，确保了复杂环境条件下深基坑施工的安全稳定性，做到了信息化施工。
参考文献：
[1]任斌向，郭卫萍等.大型超深基坑支撑及土方开挖施工技术[J]. 建筑技术，2014，45（7）：619-622.
[2] 庄海峰.复杂环境及狭小场地条件下的深基坑开挖技术[J].建筑施工，2010，32（7）：626-627.
[3] 王龙，李师尧等. 软土地区城市中心区深基坑土方开挖施工技术[J].施工技术，2014，19（4）：121-125
[4]孙建毅，张宝根等.软土地基超深基坑的降水及土方开挖[J].建筑施工；2005，26（9）：343-347
[5] 龚江飞，周晓茗等.软土地区深基坑开挖对周边文物建筑沉降的影响[J]. 施工技术，2015，44（1）：28-31.
[6]王永卿.深基坑土方分块分区踏步式开挖施工技术[J].建筑施工.2014，24（4）：167-170
[7]李迥.复杂环境下大面积基坑分块施工法[J].施工技术.2008，37（11）：84-86
[8]艾杰，陈浩等.超大面积深基坑降水及土方开挖技术[J].施工技术，2013.42（11）：102-105
论文作者:秦鹏,黄飞,董建忠
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第3期
论文发表时间:2016/10/9
标签：土方论文; 基坑论文; 栈桥论文; 粘土论文; 淤泥论文; 深基坑论文; 东向论文; 《低碳地产》2016年第3期论文;