超高层深基坑施工技术案例分析

2015-03-23张士平李树枝

浙江建筑 2015年12期

张士平，李树枝，陈明

ZHANG Shiping1，LI Shuzhi2，CHEN Ming3

(1.浙江省建设投资集团有限公司，浙江杭州310012;2.浙江国泰建设集团有限公司，浙江杭州311200)

1 工程概况

萧政储出(2011)45 号地块商业金融、办公项目位于萧山区钱江世纪城核心区块，市政路与市心路东南、公园西路北侧，毗邻地铁出入口。项目用地面积约9463 m2，总建筑面积141401.08 m2，工程由1 栋塔楼及配套裙房组成。功能定位于集商业、办公、观光等多功能为一体的综合性建筑。设地下3 层，主要用途为地下车库及部分设备用房，塔楼主体57 层，建筑总高279.98 m(室外地面至停机坪面)，主体结构形式为核心筒框剪结构。项目用地面积约9463 m2，由1 栋塔楼及配套裙房组成。地上建筑面积116586.46 m2，地下车库面积24814.63 m2，地下室顶板标高±0.00 m 相当于黄海高程7.50 m，地下室底板顶标高-14.20 m，底板厚度1000 mm，地下室底板垫层厚100 mm，设计基坑底标高分别为-15.400～-17. 600 m，设计基坑开挖深度14.400～16.600 m。基坑周边环境总图见图1。

2 工程地质条件

拟建场地原为旱地和农居宅基地，勘察时仍有小部分建筑物未拆除，局部地段种植有农作物，场地标高在5.60～6.79 m 之间，场地较平坦。原始地貌属冲海积平原。勘察深度范围内的场地地层按性质、特征可分为8 个工程地质层、17 个亚层，基坑开挖影响范围内各土层自上而下为:1 杂填土、2 黏质粉土、4-1砂质粉土、4-2 黏质粉土、4-3 粉砂、4-4砂质粉土、5-1淤泥质黏土、5-2 淤泥质粉质黏土、5-3 含砂粉质黏土、6-1 中砂，场地地质剖面图见图2。

基坑开挖深度影响范围内各土层主要物理力学性质指标设计参数见表1，表1 中括号内为设计计算时采用的抗剪强度指标。

场地浅部地下水属孔隙潜水。勘察期间，测得钻孔孔内稳定地下水位深度在3.80～5.20 m，标高在1.49～2.65 m。其水位动态变化随气候、季节性变化以及钱塘江水位影响较大，年变化幅度一般为1.50～2.00 m。孔隙潜水对基坑坑壁稳定性有一定的影响。

图1 基坑周边环境总平面图

图2 场地地质剖面图

表1 各土层主要物理力学性质指标

场地⑥-1 中砂、⑥-2 圆砾和⑥-3 卵石层含孔隙承压水，顶板埋深28. 90～40. 40 m，总厚度20.10～34.20 m，富水性好。根据勘察单位提供的补充资料，承压水水头埋深相当于- 2. 32～-2.58 m(1985 国家高程)，对钻孔灌注桩施工、基础抗浮、工程降水等有一定影响，设计和施工时应引起重视。

3 基坑工程周边环境及工程特点

拟建工程设3 层地下室，地下室开挖深度为14.400～16.600 m，开挖面积较大，深度较深，地下水位较高，属一级基坑。基坑边距离用地红线较近。

本工程基坑各层土的渗透性均较强，场地距钱塘江较近，地下水较丰富，基坑开挖前及开挖时，承压地下水对基坑有一定的影响，必须采取有效的截、降、排水措施。

基坑北靠市心路，地下室外墙距市心路边线29 m，但目前该处正在施工地铁线路，北侧有一高压线，距坑边2.8 m;东侧为规划支路(现为空地)，南临博地46 号地块施工场地，与本工程为一整体连通的地下室，目前正在进行土方开挖;西侧为市政路。本基坑工程北侧比较敏感，南侧应密切注意相邻地下室施工进度情况，基坑西侧要考虑施工道路荷载对基坑开挖的影响。

4 超高层建筑深基坑工程施工技术路线

4.1 深基坑工程施工技术路线

超高层建筑施工的总体技术路线是突出塔楼，以缩短工程建设工期，加快投资回收，提高投资收益。在超高层建筑整个施工过程中，塔楼的施工工期无疑起着控制作用，缩短工期关键是缩短塔楼的施工工期。因此深基坑工程施工必须遵循超高层建筑施工总体技术路线，把塔楼施工摆在突出位置，采取有效措施为塔楼施工创造良好条件。

4.2 深基础工程施工工艺

贯彻深基坑工程施工技术路线的关键是确定合理的深基础工程施工工艺，这是因为基坑工程属临时工程，是为深基础工程施工服务，深基础工程施工工艺对深基坑施工影响极大。在研究深基坑工程施工技术路线时，必须重点解决深基础工程施工工艺问题。

目前超高层建筑深基础工程施工工艺主要有三种:顺作法、逆作法和顺-逆结合法，三种施工工艺各有优缺点和适用范围。尽管超高层建筑深基础工程施工工艺变化不多，但是深基础工程施工工艺的选择还是非常困难的，必须在详细了解场地地质条件、环境保护要求的基础上，深入分析超高层建筑工程特点(规模、高度、结构体系和工期要求等)，遵循技术可行、经济合理的原则，借鉴类似工程经验，经过充分论证慎重决策。经综合考虑，本工程采用常规的顺作法。

5 基坑支护设计及施工的重点

5.1 支护设计

(1)基坑北侧及东西两侧采用三道内撑式围护结构。采用内撑式排桩墙围护结构，钻孔灌注桩直径为1100 mm，中心距1300 mm，桩进入⑥-1中砂层2 m(桩底标高为-33.5 m)，同时采用φ850@600三轴水泥搅拌桩形成基坑外侧的止水帷幕，桩进入⑤-1 层1 m(桩底标高为-20 m)。

(2)电梯井坑中坑局部加深3.90～5.90 m，采用内撑式排桩墙进行支护，钻孔灌注桩φ600@900，桩底标高为-30.5 m。同时采用高压旋喷桩φ1000@

700 形成基坑外侧的止水帷幕，桩底标高为-27 m。

(3)由于地下水承压水头较高，电梯井坑中坑开挖需采用高压旋喷桩满堂加固进行封底，同时设置承压水减压井进行降压，以保证抗突涌稳定满足要求。

(4)转接厅基坑开挖深度为5.50 m，采用内撑式排桩墙进行支护，同时采用φ850@600 三轴水泥搅拌桩形成基坑外侧的止水帷幕。典型基坑剖面见图3。

图3 典型基坑剖面

5.2 施工重点

(1)该项目基坑支护施工重点是保证钻孔灌注桩、止水帷幕三轴水泥搅拌桩和封堵坑中坑的高压旋喷桩施工质量及土方开挖方案的实施。基坑开挖施工次序依次为:三轴水泥搅拌桩止水帷幕→钻孔灌注桩→电梯井坑中坑高压旋喷桩封底-冠梁→与第一道内支撑梁→第一层土方的开挖外运→第二道围檩与第二道内支撑梁→第二层土方开挖外运→第三道围檩与第三道内支撑梁一第三层土方开挖外运→地下室底板施工、换撑→拆第三道支撑→地下室施工、换撑→拆第二道支撑→地下室施工、换撑→拆第一道支撑。

(2)土方工程的施工方案:本项目由于地理位置处于市中心地段，交通制约因素较多，且地下水丰富，同时土方工程的施工受到天气影响比较大，因此土方开挖方案的优劣是节约工期的关键因素。根据本工程支护形式的确定，土方工程大体上分两段三层开挖，见图4。在一层、二层土方开挖时先从西南角挖土外运，角部土方均采用小型挖机内翻土方向坡道集中出土，依次完成三层土方的开挖外运。

在第二层土方开挖时，在角部支撑外的土方可直接挖到设计基底标高。

图4 土方开挖路线图

(3)本工程北侧紧临地铁施工现场，地铁盾构隧道已经施工完毕，盾构底埋深约15 m，地铁的边线离本工程基坑边线约37.2 m。因此地铁侧需采取必要的施工技术措施:需采用分区开挖的形式。靠近地铁施工时，应先开挖Ⅰ区土方再开挖Ⅱ区土方，大规模开挖Ⅲ土方时，应采用分条抽挖的形式，分条的长度15 m 左右。在混凝土底板施工时，应以后浇带为界，尽快浇筑底块混凝土。

(4)基坑监测。为保证基坑周围建筑物和市政道路管网、地铁线及相邻深基坑支护工程结构的安全，除了设计方案的合理性、可行性外，施工中的监测也至关重要，更是指导施工、预防事故的必要手段。因此，在该项目支撑施工期间对基坑周边建筑物、道路的沉降，围护桩、内支撑的水平位移及支撑结构的内力等，均设置合理的观测点，及时观测各种变形和沉降并做好观测数据的记录，通过前期各种观测，各项变形值均在相关规范和设计要求范围内。

本工程北侧紧临地铁施工现场，因此地铁侧需采取必要的施工保护措施:①冠梁上测点每10 m 设置一个，在结构转角、支撑形式变化部位增设观测点，用于监控冠梁水平变形;②地表沉降测点沿线路方向的布设，监测点的纵向间距为20 m，每个横向监测断面布置3～5 个测点，但其最外点应位于结构外沿不小于1 倍埋深处;③地铁盾构内第三方监测结果由本公司工作人员进行整理汇总分析并上报。地铁方面的监测数据与本工程第三方监测数据及本单位的监测数据应保证共享。