机场卫星厅含捷运通道与行李机房的不规则形状基坑开挖施工技术

缪建杨 （上海建工七建集团有限公司，上海 201612）

“十三五”期间，国内将续建、新建的机场达74个。为了地下空间资源的综合利用，提高旅客的出行便利性，新建的机场也在逐步往深层发展。特别对于机场卫星厅这类大型公共建筑，其基坑一般由旅客捷运系统、行李处理机房以及其它功能性机房组成，基坑面积广，埋置深，体积大，造成土方开挖工程量庞大，施工技术复杂。作为施工过程中的重要工序，土方开挖对于安全性要求高，对工程成本与施工进度的控制影响重大。因此设计合理的土方开挖工艺，保证基坑工程的顺利推进，具有重要意义。

1 工程概况

上海浦东国际机场三期扩建工程卫星厅及捷运车站工程，位于浦东机场现有航站楼南侧，一号与二号跑道之间。卫星厅工程施工用地东西两侧均临近运营中的机坪，在卫星厅中部有南北走向的道路飞翱路和东侧辅道。

卫星厅分为S1与S2两个区域，S1基坑面积约为49000m2，S2基坑面积约为49700m2，S1和S2卫星厅基本呈对称状态，本文的研究即是以S1基坑为例展开的。S1基坑共有8个分块，如图1所示，其中3#是中央大厅基坑，局部为捷运落深基坑，挖土量约为25.22 万 m3，1#、2#、4#、5#、6#为捷运基坑，挖土量约为15.67万m3，7#、8#为行李机房基坑，挖土量约为1.33万m3。

图1 卫星厅S1基坑分块图

图2 卫星厅S1基坑挖深平面图

图2是S1基坑挖深示意图，行李机房挖深较浅，捷运基坑为狭长型，最大挖深达14m。基坑围护采用“排桩+三轴搅拌桩止水帷幕”形式，部分区域使用SWM工法桩，支撑采用混凝土支撑与钢支撑相结合的方式。基坑各分块概况如表1所示。

2 土方开挖方法

土方开挖需根据工程实际、岩土条件和施工条件等，选择适当的开挖方法。

①分段开挖。视基坑规模、坑底深度及工程进度等条件，将基坑划分为几段分别进行土方开挖。分段开挖是一种降低基坑变形的有效手段。

②分层开挖。根据土质条件和规范要求等，将土体按照深度划分为多个层次逐层挖除土方。

③盆式开挖[1]。基坑周边的土暂不开挖，先开挖基坑中间的土方，可视岩土情况放坡，形成类似于盆状的土体，待基坑中部的支撑完成后开挖周边预留的土体。

卫星厅S1基坑概况 表1

④岛式开挖[1]。先挖除坑内周边土方，预留基坑中间的土方，形成类似于岛状的土体，可以将基坑中部留土作为支点搭设栈桥，方便机械设备施工。

3 基坑开挖

3.1 施工道路部署

根据卫星厅工程场地条件及工程特点，基坑施工阶段在飞翱路与飞速路交叉口设置一个卡口，作为车辆出入口以及施工围挡封闭的分界线，飞翱路位于施工场地内的一段作为施工场地内部临时道路。场内道路采用永临结合形式沿卫星厅结构外边线环通，基坑内利用首道支撑栈桥作为出土平台，基坑内栈桥与场内环路连通。

3.2 基坑施工平面工况流程

卫星厅工程基坑由捷运系统基坑、行李机房基坑、其它功能机房基坑组成，基坑面积较大，形状复杂，坑底标高多变，局部挖深大，考虑到基坑安全和工程进度，需要设计合理的施工流程。根据工程实际工况，防止相邻的狭长基坑出现整体偏移现象，基坑施工进行分段开挖，具体工况如下：①首次开挖基坑为1#、3#、5#基坑，2#、4#基坑设置配筋护坡；②7#、8#基坑在3#基坑临近7#8#坑的底板分块完成，达到设计强度后才能进行开挖；③2#、4#基坑需待3#基坑及1#、5##基坑底板完成，方可进行开挖施工；④6#基坑需待相邻的5#基坑结构顶板完成并达到强度后方可开挖施工。（基坑分块见图1）

图3 S1基坑施工平面工况流程图

3.3 基坑施工竖向工况流程

在围护及土体加固施工完成，满足首道支撑施工条件后，即分块进行首皮土方的开挖，同时开展首道支撑施工，并进行坑边浅基础区域卸载[2]、施工浅基础承台，后进行回填土至设计要求卸载标高，施工配筋护坡。

①1#基坑共设三道支撑，首道为混凝土支撑，剩余两道为609钢管支撑，基坑在首道混凝土支撑达到设计强度，降水等满足开挖条件后进行第二皮开挖施工。分三层开挖至坑底，随挖随施工第二、三道钢支撑，开挖至坑底后随挖随浇捣底板垫层。

②2#、4#基坑共设置两道混凝土支撑，该基坑在满足平面开挖流程中描述的工况要求后方可进行开挖，开挖共分两层至基坑底，第二皮土方开挖至第二道支撑底满足第二道混凝土支撑施工要求，第三皮土方在第二道混凝土支撑满足设计强度后进行开挖基坑底，开挖至坑底过程中，随挖随浇捣垫层。

③3#基坑在首道支撑达到强度后进行分层开挖，第二皮土方开挖至中央大厅较浅的基坑底标高，先施工浅坑的局部底板结构（在靠近捷运落深基坑区域两侧浇捣完成垫层后，不进行底板混凝土浇筑以保证重力坝的安全性），局部与捷运2#、4#基坑连接处，施工完成部分第二道混凝土支撑，并达到设计强度后，进行第三皮土方开挖至捷运落深基坑底，随挖随浇筑底板垫层，先浇筑落深基坑的底板，再单侧支模[3]浇筑落深基坑与浅坑的高低跨，如图4所示。

④捷运5#基坑共设置两道支撑，首道为混凝土支撑，第二道为钢支撑。基坑第二皮土开挖在首道支撑达到设计强度，降水等满足开挖要求后进行；开挖至第二道钢支撑底，随挖随撑，在第二道支撑施工完成30m距离后，增设一路开挖设备进行第三皮土方开挖，第三皮土方开挖至基坑底标高，随挖随浇筑底板垫层。

⑤6#基坑共设置两道支撑，在5#基坑施工完成顶板回填土后再进行开挖施工，施工流程同5#基坑。

图4 捷运落深基坑与中央大厅浅坑高低跨剖面工况示意图

⑥7#、8#基坑挖深较浅，仅设置一道609钢管支撑，顶圈梁为混凝土形式，基坑在首道支撑施工时仅完成混凝土顶圈梁，在满足开挖工况要求时，进行首道钢支撑的安装，钢支撑安装完成并施加预应力后再进行基坑开挖，一次开挖到坑底。

4 施工难点及应对措施

4.1 不停航施工对基坑安全要求高

卫星厅工程实施不停航施工[4]，基坑西侧机坪一直处于工作状态，对于基坑环境和基坑安全的要求极高。为降低基坑施工对机场工作的影响，需要采用合理可靠的施工方案，同时加强基坑的监控工作。

基坑西侧围护体外边线距离运营机坪仅1.5m，为降低基坑施工对于机坪的影响，本工程在基坑西侧进行了邻近机坪侧基坑加固。由于基坑西侧施工空间仅有1.5m宽，考虑施工条件限制，采用压密注浆的方式进行基坑加固，在止水帷幕外0.5m处设置准100水泥水玻璃双液注浆，梅花型布置。

4.2 基坑西侧紧邻运营机坪，交通组织困难

3#基坑占地广，西侧紧邻正在运营中的专机坪，无施工临时道路，只可通过栈桥运输土方。卫星厅工程根据栈桥范围及形状，待环形支撑和环形栈桥完成后，将3#基坑分为3个区域分段进行土方开挖：东侧的区域Ⅰ由东向西挖除土方，通过其西侧的栈桥运输土方；区域Ⅱ采用盆式开挖方法，由中间往四周分级放坡，分层开挖土方；区域Ⅲ以南北两端为起点，同时从两端往中间对称开挖，土方通过该区域当中的栈桥运出。

5 结语

浦东机场卫星厅工程采取合理的基坑开挖施工技术以及与之相适应的围护形式、支撑方式，顺利的完成了基坑开挖工作，达到专机坪不停航施工目标；根据基坑特点，通过设计相应的土方开挖方法，解决了部分区域无施工临时道路、出土困难的问题；通过分段分块开挖土方，压缩工期，降低了工程成本，减小了时空效应[5]对基坑变形的影响，并且保障了基坑安全。