改扩建机场超大超深基坑群施工管理*

2021-04-30王春华余国梁方能榕鄢全科金国栋

施工技术(中英文) 2021年5期

王春华，余国梁，方能榕，鄢全科，陈华，金国栋，韩磊

(1.杭州萧山国际机场有限公司，浙江杭州 311200； 2.中国建筑第八工程局有限公司，上海 200112)

为满足杭州萧山国际机场航空业务量的快速发展需求，保障2022年杭州亚运会成功举办，杭州萧山国际机场启动了新一轮建设序幕。杭州萧山国际机场三期项目新建航站楼及陆侧交通中心工程建设投资规模超过了一、二期的总和(见图1)，项目建成投运后，将成为华东地区第二大航空枢纽。

图1 萧山机场三期项目基坑模型分析

本文结合该改扩建机场项目实例，简要总结了在复杂工况条件下，施工单位如何对超大超深基坑群进行安全有序的施工管理，实现工程的快速建造、完美履约[1-7]。

1 工程概况

萧山机场三期工程是浙江省大通道建设十大标志性项目，也是2022年杭州亚运会重要基础配套项目，是对外开放的一类航空口岸和国际航班备降机场，对确保杭州萧山国际机场三期扩建工程的顺利开展至关重要。

该工程总占地面积约25万m2，总建筑面积约66万m2，基坑数量近50个，其中交通中心及下穿航站楼的高铁站开挖深度最深>28m，预计土方运量达450万m3。根据该项目基坑工程施工进度节点要求，日出土方量最高达30 000m3。由于该项目为改扩建机场项目，在保证老航站楼正常运营的前提下，每日巨额的出土量对施工现场的内外交通产生了极大压力，同时各相邻基坑间开挖相互影响、相互制约的复杂工况对现场施工也是极大挑战。

2 工程难点及解决措施

2.1 工程难点

1)场地地质条件极复杂，分布有深厚流塑的淤泥质粉质黏土、软塑的粉质黏土及透水性强的粉土、粉砂、圆砾。流塑的淤泥质粉质黏土与软塑的粉质黏土强度低，结构性强，易蠕变；透水性强的粉土、粉砂易发生流土、流砂，尤其圆砾层是承压含水层，承压水水头高、水量大，有发生基坑底突涌风险。

2)在淤泥质土中富含的有机质会生成沼气，其主要分布于淤泥质土的上覆、下伏的粉性土或砂土中，属于浅层沼气，在开挖时妥善应对土层内有害气体的释放带来的风险。

3)基坑周边环境极其复杂，分布有T1航站楼、T2航站楼、机场高架桥等重要建筑物，同时在基坑西侧还有拟建的机场交通中心、基坑北侧有在建地铁站等。

4)本项目基坑主要包含航站楼核心A区基坑、地下空间开发区基坑(高铁站)、南长廊区基坑、北长廊区(含三指廊)基坑、南行李通道区基坑、北行李通道区基坑、1号路地下通道、综合管廊。基坑工程数量多、较分散、面积大、挖深大(东西盾构井挖深达28.1m)等特点，对周边环境影响大。

5)本工程施工时，需保证机场的正常运营，社会车辆进出老航站楼的保通道路需保证畅通，且施工车辆禁止从保通道路上进出，交通组织困难，且施工期间施工车辆流动性大，车辆管理难度大。

6)本工程总土方量约450万m3，施工期间涉及大量材料、施工机械的使用，场区内施工主干道为13号路，双向2车道，土方工程高峰期阶段，场区交通压力极大。

2.2 解决措施

1)本工程基坑降水工程分为两大类，即地面以下0～28m范围③层砂、粉性土层为主的疏干降水和深部埋深约50m以下的层圆砾层为主的减压降水，采用降水风险智能自动控制系统，确保降水施工效率。

2)基坑开挖前根据地质勘察报告对土层进行沼气探测，对存在有害气体区域采用静压双管排放工法进行排放，确保开挖前土层下部有害气体排放干净。

3)现场合理布置栈桥，充分利用坑边有限场地布置临时施工道路，用于场内交通，确保场内交通顺畅，通过增设栈桥及基底便道来保证航站楼基坑与高铁站基坑同步开挖施工(见图2)。

图2 基坑栈桥布置

4)基坑土方开挖按“竖向分层、水平分段”的原则进行开挖，并及时进行喷锚护壁施工，如出现坑壁漏水现象，及时采用1∶1水泥浆进行注浆封堵，注浆管采用钻孔顶入法施工，长度≥1.2m，内插角度10°～15°，外露20cm，注浆孔竖向间距≤1m。

5)提前分析施工场内外交通流线，通过合理组织现场土方车辆交通运输路线，策划场内、场外出土路线，并进行可行性分析，确保每日出土量，同时采用水冲泵送施工工艺保证每日出土量，确保工期要求(见图3)。

图3 基坑内外交通流线分析

6)使用智能化基坑监测系统，实时监测基坑施工过程中周边环境及建筑物的状况，及时上报监测数据，确保基坑施工安全。

7)不停航部署实施前，针对各部位编制专项施工方案，如不停航防护搭设专项施工方案、保通道路翻交专项施工方案、高架下保通道路改道专项施工方案等，且上述专项施工方案必须获得监理、指挥部和机场相关运行部门审批，审批完成后方可组织实施。

8)为保障现场不停航运行的安全管理，杜绝现场安全事故，特针对不停航成立以技术组为支撑、后勤组为保障的不停航管理部，并明确部门职责及各管理岗位职责。

9)加强材料进出场管理，严禁出现材料滞留情况，尤其是禁区施工，不得发生材料滞留不停航区域情况，确保机场运营不出现安全隐患。

3 施工过程管控

3.1 管理策划

项目部所有管理人员加强对图纸的学习并认真分析理解招标文件，针对5家设计院已出的相关图纸开展深化、优化工作；项目签订“项目管理目标责任状”，明确项目目标、项目经理及项目各领导班子的岗位职责及权限划分；建立合理的组织架构体系，对上级下达的指令做到逐级分配、层层执行；商务部门对基坑各施工阶段的成本进行盈亏分析，同时配合技术部门做好前期商务策划及双优化工作；提前做好基坑相关施工组织设计，制定进度计划管控制度、进度滞后预警方案及措施，对今后可能遇到的重难点提前分析，并制订解决方案，确保深基坑工程安全实施。

3.2 项目组织管理

针对项目工期紧、施工难度大、基坑群工况复杂、基坑深度大等众多特点，项目部建立了矩阵式管理组织架构(见图4)，总包及各项目管理部对现场施工分层级、分区域地进行属地化管理，共同把控现场的安全、质量和施工进度。

图4 项目矩阵式组织架构

3.3 施工平面管理

1)提前策划深基坑场地平面布置，并根据工程进展情况定期进行适应性调整，以确保平面布置能满足现场施工需求。

2)对各基坑进行施工区段划分，将施工区域分割成若干个块，对每个施工区段进行工况分析并合理安排施工部署，做到各项工序之间的无缝衔接(见图5)。

图5 基坑平面分区

3)对基坑进行超前工况模拟分析，提前完成相应技术准备工作并解决将要面临的问题，保障下一阶段的基坑施工顺利进行。

3.4 BIM及AR管理

1)运用BIM及相关软件对施工现场进行模型拟合，精准把控各基坑之间的相互关系及影响，定期依据现场进度对模型进行更新及复核，保证建模的合理性、实用性(见图6)。

图6 基坑BIM拟合分析

2)对施工现场周边交通及环境进行模型分析，合理规划场外材料及物资运输路线，在原扩建机场正常运营的前提下，确保现场施工的顺利推进(见图7)。

图7 场外环境拟合分析

3)基于BIM模型，对施工方案内容进行论证，对基坑施工中的重要环节不断优化，保证施工方案契合现场实际工况(见图8)。

图8 BIM工况优化

4)在项目塔式起重机最高点架设超清广角摄像机，结合AR设备进行现场监察，以全面而独特的鸟瞰视角捕捉施工现场，完整记录整个基坑工程的施工周期(见图9)。

图9 施工现场AR全景

5)运用AR系统进行场地协调、交通策划、工况分析、会议讨论、进度纠偏等综合管理。从宏观把握到细处排查，全系统掌控基坑施工实施进展情况，确保基坑工程顺利进行、安全可控(见图10)。

图10 AR设备应用

3.5 工期管理

1)锁定基坑施工阶段关键节点，进行施工进度计划倒排，合理分配各工序所需工期，确保施工工期满足既定目标。

2)每月度开展立功竞赛，围绕基坑施工细化各项管理评比，采取相应的奖惩措施，营造“比、学、赶、超”的良好氛围，全面提高工程建设科学管理、安全质量、技术创新创效能力，全力打造“精品工程、样板工程、平安工程、廉洁工程”。

3)制作各基坑的4D施工进度模拟动画并与现场实际施工情况进行对比，随时掌握现场施工进度偏差情况，及时纠偏(见图11)。

图11 4D施工进度模拟动画

3.6 深基坑施工管理

1)人员及机械配置管理根据工程总控计划，提前安排基坑工程各道工序施工，确保劳动力及机械配置，在确保现场施工进度的同时保证资源的合理调配与使用。

2)施工技术管理由于机场场区内地下障碍物多、管线错综复杂，严重影响施工进度，因此一个完善、全面的专项施工方案显得尤为重要。本基坑工程从桩基及围护、管线保护、基坑降排水、基坑支护、支撑及栈桥、支护结构拆除、基坑监测、应急预案等方面编制专项施工方案并组织相关的专家论证，在保证机场不停航运营前提下，为基坑施工提供完善的技术支持(见图12)。

图12 地下管线探挖及保护

3)质量保证对每道工序严把质量检验关，严格执行质量三检制，每周开展质量大检查，对现场发现的质量问题进行通报，并及时制定相应的整改措施。定期举办施工技能大赛，通过现场实际操作、当场评比，更加直观地掌握作业人员的技能水平，又能达到技术交底的目的，为工人营造创先争优的良好氛围。

4)安全管控成立以项目经理为安全生产第一责任人，项目副经理(施工)、项目副经理(商务)、总工程师、安全总监、综合办公室等人员或部门为直接责任人的安全生产管理机构，同时企业总部提供保障，保证施工现场的安全文明施工，接受相关政府部门的监督。

5)智慧化工地应用将智慧化工地及施工现场管理形成一体化，实现“四个智慧化”(管理智慧化、生产智慧化、监控智慧化、服务智慧化)，提高协同工作效率，提升项目整体管理水平。在深基坑监测、盲区可视化、临边防护缺失报警、标准养护室监测、环境监测、视频监控等众多方面应用相关新技术，做到对深基坑工程施工的全面把控(见图13)。