深基坑土方分块分区踏步式开挖施工技术

王永卿

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

1.1 建筑结构概况

中星城项目（以下简称为本工程）位于上海市徐汇区，地块形状呈三角形，南临沪闵路高架、西靠柳州路、北依浦北路。

本工程总建筑面积约16.9 万m²，为酒店、办公及商业设施为一体的综合性建筑。地下3 层，地下部分建筑面积约7.5 万m²，地上部分建筑面积约9.4 万m²

地下室外墙采用地下连续墙与结构外墙两墙合一，地下连续墙总延长米约750 m，厚800 mm。

图1 地理位置及周边环境示意

1.2 地质概况

本工程基坑开挖深度为14.9～15.5 m不等，基底置于第④层淤泥质黏土中。在开挖深度范围内的土层有第①层～④层。

图2 地层特性分布与基坑支护剖面

1.3 基坑支护工程概况

基坑内共设置3 道钢筋混凝土支撑，混凝土强度等级为C35，布置形式以南北向对撑结合角撑形式为主，具体支撑杆件截面尺寸及中心标高如表1所示。

表1 各道支撑截面参数表

本工程中采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支承构件，立柱桩采用Φ800 mm钻孔灌注桩，钢立柱采用由等边角钢和缀板焊接而成的4L160 mm×14 mm型钢格构柱，栈桥下立柱型钢为4L160 mm×16 mm等边角钢，格构柱截面尺寸为480 mm×480 mm。支撑平面布置见图3、图4。

图3 栈桥及第1道支撑平面布置

图4 第2、3道支撑平面布置

2 工程难点

2.1 周边环境保护要求高，基坑超长面积大，土方工程量大

该项目周边建筑物及地下管线众多，邻近沪闵路高架及轨交1号线。施工过程中，基坑的变形大小将直接影响周边建筑物、市政管线、道路及高架、轨交1号线安全使用。

该项目基坑总面积约24 700 m2（近似于150 m×290 m的三角形），裙房及地下室车库基坑开挖深度为14.6 m，塔楼基坑开挖深度为15.2 m，总土方量约38 万m³，属超大、超长、超深的软土基坑。

2.2 工期紧

由于基坑面积大，开挖深度深，本工程基坑开挖施工开始日期为2010年8月中旬，如何在2011年春节前完成整个基坑的开挖及基础大底板的施工将直接影响到整个基坑的安全性。

3 深基坑土方分块分区踏步式开挖[1-6]

本工程基坑支撑体系采用对撑、角撑结合的形式，结合支撑的形式，本工程分4 层进行土方开挖，除第1层大开挖外，整个基坑第2～3层土方拟沿垂直于浦北路方向分4个分区按序进行开挖（图5），随挖土及时进行支撑施工，对于下层土方开挖的调校只要满足该区域及相邻区域支撑强度达到设计强度的80%即可进行下层土方开挖。第4层土方根据地下室后浇带分6 个分区进行开挖（图6），土方开挖与底板分块交替施工，减少坑底隆起，进而减少周边建筑及地面沉降。

3.1 基坑土方开挖及支撑施工流程

第1层土方开挖→第1道钢筋混凝土支撑及栈桥施工，同时第2层土1区开挖（1区第1道支撑混凝土强度到达设计强度的80%）→1区第2道钢筋混凝土支撑施工、2区开挖→2区第2道钢筋混凝土支撑施工、第3区开挖→3区第2道钢筋混凝土支撑施工、4区开挖，同时第3层土1区开挖（1区第2道支撑混凝土强度到达设计强度的80%）→4区第2道钢筋混凝土支撑施工、1区第3道钢筋混凝土支撑施工、2区开挖→2区第3道钢筋混凝土支撑施工、3区开挖→3区第3道钢筋混凝土支撑施工、4区开挖→4区第3道钢筋混凝土支撑施工、第4层土1区开挖→依次进行各区第4层土方开挖及垫层施工。图7、图8为第1及第2、3层土方开挖流程。

图5 第2、3层挖土分区平面示意

图6 第4层挖土分区平面示意

图7 第1层土方开挖流程示意

图8 第2、3层土方开挖流程示意

3.2 分块分区踏步式土方开挖

根据本工程基坑狭长的特点，项目部事先通过与围护设计的沟通，使支撑支持独立分段先行，施工中实现了土方分段踏步开挖，土方开挖与钢筋混凝土支撑同步进行，开挖原则是开挖区域及相邻区域的上道钢筋混凝土支撑混凝土强度到达设计强度的80%。

这样整个基坑开挖及地下室结构施工就形成了踏步式基坑开挖的施工工况。

图9 踏步式土方开挖示意

4 监测结果统计[7,8]

本工程施工过程中，一些特征部位的变形统计如表2所示。

表2 部分部位变形统计

从本工程的一系列监测结果表明，本工程在实施过程中，很好的实现了对周边环境的保护，本工程的一系列施工措施是正确的。

5 结语

本工程通过分区分块踏步式土方开挖的方式，使第2层土1区土方开挖与第1层土4区土方开挖同时施工，第3层土1区土方开挖与第2层土4区土方开挖同时施工，第4层土1区土方开挖与第3层土4区土方开挖同时施工，有效提高了第3层土方开挖的时间，较常规土方开挖施工节约土方开挖的时间约20 d，大大减小基坑施工时对周边环境的影响，从而保证了基坑及周边环境的安全。

本工程作为超大、超深的软土基坑踏步式开挖施工的尝试，为类似工程的施工积累了经验，对其施工方案选择产生影响，并带来一定的社会、经济效益。