部分逆作结合中心岛开挖方式的超大深基坑围护与施工

2015-09-18

建筑施工 2015年4期

上海建工四建集团有限公司上海 201103

1 工程概况

1.1 工程总体概况

佛山市东平广场项目工程位于佛山新城核心地段，地下4 层，地上5 层裙房，裙房上部分布10 栋超高层塔楼，塔楼高度在170～260 m。总用地面积8.04万 m2，建筑面积约70万 m2，集交通枢纽中心、住宅、商业、办公、酒店于一体，是华南唯一双地铁、双轻轨上盖综合体（图1）。

图1 佛山市东平广场效果图

本工程基坑面积约52 000 m2，采用分阶段开发，挖土深度约为21 m，局部电梯井开挖深度达26 m以上。

1.2 工程水文地质概况

地基土的构筑与特征为：①人工填土层；②冲积土层（②1淤泥、②2粉质黏土、②3粉细砂、②4淤泥质土）；③基岩（③1强风化泥岩、③2中风化泥岩、③3微风化泥岩）。整个基坑内土体分布错综复杂。地下水位埋深0.50～1.00 m。在砂性土层发育的地段地下水水量较丰富；基岩中含少量裂隙承压水。工程所在地雨水充沛。

1.3 基坑周边环境概况

工程南侧紧邻水系（近连珠江水系主要支流——东平水道）；西侧及西北侧为在建佛山地铁3、6号线车站；北侧为城市主干路；东侧为办公场地，场地较为开阔。基坑周遍范围除北侧主干路下方有雨污水管外，其他范围普遍无地下管线。

2 基坑围护总体设计

2.1 基坑支护结构的总体设计

针对上述工程难点，对本工程5.2万 m2的基坑，采用周边局部逆作法+中心岛法施工的围护设计与基坑施工技术。

总体的设计思路为：基坑上部2.5～3.5 m采用天然放坡或喷锚网的支护措施（止水帷幕采用单排φ550 mm＠350 mm深层搅拌桩），采用厚1 000 mm地下连续墙的支护形式（地下连续墙既作为支护结构，同时也作为地下室的永久结构），在基坑中部制作中心岛，部分采用内支撑顺作法，部分采用逆作法先后施工负一层、负二层、负三层板及底板，顺作法施工负一层地下室及地上结构。在基坑不同开发阶段形成不同形式的支护体系[1-3]。

第一阶段开发施工逆作区：利用钢花管、土钉、旋喷桩加固反压土+逆作法板带作为5 万 m2的基坑支护体系。第二阶段开发施工中心岛区域：利用混凝土支撑+中心岛结构+逆作法结构作为基坑支护体系。第三阶段开发施工反压土区：利用三期永久结构+中心岛结构+逆作法结构作为基坑支护体系，最终完成整个基坑的开发。基坑围护支撑体系如图2、图3所示。

图2 围护支撑体系1

图3 围护支撑体系2

2.2 支撑体系

1）基坑逆作法区支撑体系：以逆作法板带和临时钢斜撑为水平支撑，以抗侧剪力墙、钢管柱+桩基为竖向支撑（图4）。

图4 靠近地铁处逆作结构及围护支撑剖面示意

2）基坑反压土区支护体系：1∶3两级放坡，坡面挂钢筋网喷厚100 mm的C20混凝土+打入式注浆钢花管，坡脚施打宽3.7 m格栅型布置的深层搅拌桩，桩底至强风化岩面，内插φ140 mm×3 mm 微型钢管桩（隔桩布置），入岩不小于1.0 m。坡脚搅拌桩外侧设3 道土钉并挂钢筋网喷混凝土（图5）。

图5 基坑反压土区支护剖面示意

3）基坑反压土区与逆作法区交界处支护体系：采用三级垂直放坡。第一、二级放坡交界面处采用深层搅拌桩+微型钢管桩+土钉（入岩5～8 m）+挂钢筋网喷混凝土；第三级坡采用钻（冲）孔灌注桩（φ1 000 mm@1 500 mm）+深层搅拌桩（φ800 mm@600 mm）+预应力锚索的支护结构（图6）。

图6 逆作法区与基坑反压土区交界处支护剖面示意

3 中心岛结合局部全逆作的深基坑挖土施工

由于整个基坑分三大区域，工程分多期开发，把土方开发分为两大阶段进行施工。第一阶段为逆作区、中心岛区域土方开挖及反压土区修坡；第二阶段为反压土区域土体开挖[4-6]。

3.1 第一阶段土方开挖

3.1.1 逆作法施工区域土体分层开挖概况

逆作区土方开挖施工沿深度方向分为4 层：

第1层：负一层楼板以上的土体（标高为负一层板面标高-楼板厚度-770 mm以上的土体，下同）；

第2层：负一层楼板与负二层楼板之间的土体；

第3层：负二层楼板与负三层楼板之间的土体；

第4层：负三层楼板以下的土体。

3.1.2 逆作法施工区域土体开挖平面分块及顺序

逆作法区域有：A、B栋塔楼及裙房区域地下室，C栋裙房区域地下室以及基坑西侧、北侧靠近地下连续墙的约20 m带状区域（按后浇带划分为4 块），将其分别定义为：A区、B区、C区、逆作法1～4区。

根据施工特点和开发要求，每层土体平面开挖顺序按照如下流程进行： A区→B区→逆作法1区、C区→逆作法2区→逆作法3区→逆作法4区。

3.1.3 第一阶段反压土区域土体开挖及支护施工顺序

逆作法区域土方开挖施工的同时（中心岛土方开挖之前），在反压土顶部，根据土钉（注浆钢花管）的间距逐层开挖土体，逐道施工注浆钢花管和护坡混凝土面层。直到每个挖土阶段厚度范围的围护注浆钢花管和护坡混凝土面层施工完毕，为中心岛土方开挖创造条件。

3.1.4 中心岛区域土体开挖顺序

每层土方开挖时，待逆作法区域主控土方开挖施工完毕，反压土区相应深度范围的土层加固完成后，进行中心岛区域土方开挖。从临时施工道路一侧开始挖土，逐渐向反压土区域推进。利用中部出土坡道出土，完成相应层的中心岛土方开挖（图7）。

图7 第一阶段土方开挖平面部署示意

3.2 第二阶段反压土区域土体开挖

当逆作法区域、中心岛区域地下室结构完成后，对反压土区域土方进行开挖。在基坑南侧无支撑阻挡的位置设置长臂挖机，每层土方由挖掘机翻运至邻近长臂挖机作业区域，由长臂挖机将土方直接从坑内掏出至土方车后外运[7-9]。

3.2.1 反压土区域土体开挖分块

第二阶段土方开挖，将整个反压土区平面分为两大主控工期区域：

第一主控区域包括支撑1区、支撑2区、支撑6区、出土区域1和出土区域2；

第二主控区域包括支撑2区、出土区域2、支撑3区、出土区域3、支撑4区、出土区域4和支撑5区。

3.2.2 反压土区域土体开挖施工

第一主控区域：先进行出土区域1和出土区域2的土方开挖施工，然后进行支撑1区、支撑2区、支撑6区土方开挖；其中，支撑1区和支撑6区土体翻运至出土区域1中，支撑2区土体翻运至出土区域1和出土区域2中，然后利用设置在基坑边上的长臂挖机直接把出土区域内的土方装在土方车中外运。

第二主控区域：先进行出土区域3和出土区域4的土方开挖施工，然后进行支撑3区、支撑4区、支撑5区的土方开挖；其中，支撑3区土体翻运至出土区域2和出土区域3中，支撑4区土体翻运至出土区域3和出土区域4中，支撑5区土体翻运至出土区域4中，然后利用设置在基坑边上的长臂挖机直接把出土区域内的土方装在土方车中外运，如图8所示。