天津陆家嘴广场项目基坑开挖综合技术

　　随着经济水平和城市建设的迅速发展地下工程愈来愈多，向高空、地下争取建筑空间成为一个发展趋势。各个城市的大型和超高层建筑大量涌现，基坑工程呈现出“紧”(场地紧凑)、“近”(工程距离近)、“深”(开挖深度大)、“大”(规模和尺寸大)等特点。深基础施工是大型和高层建筑施工中极其重要的环节。本文以天津陆家嘴广场项目基坑工程的实施为研究对象，对基坑开挖综合技术进行深入研究。

　　1 工程概况

　　天津陆家嘴广场工程场地位于天津市红桥区小伙巷地块的北马路、大丰路交口处，东临天津市长征医院；南邻北马路、地铁 1 号线出入口；西邻大丰路、地铁1 号线；北面为清真大寺、天津惠灵顿国际学校和海上花园项目。

　　整个工程基坑形状大致呈梯形，基坑面积约 44385m²，南北向最宽处约 154 m，东西向长边约 348 m，短边约268 m，周长约为 946 延米。根据基坑平面形状、深度、主体建筑结构特点、周边环境条件等，拟采用 1 000 mm（大丰路侧 1 200 mm） 厚的地下连续墙 +4 层钢筋混凝土环梁水平支撑作为基坑支护体系。基坑开挖深度见表 1。

　　2 工程施工降水

　　基坑规模巨大，应严格遵循“预防为主、按需降水、分层降水、动态调整”的原则，减压井在未启动前应作为观察井，无特殊情况，减压井仅作应急备用。在疏干坑内地下水期间加强对第二微承压含水层的水头观测。

　　2.1 降水井和观测井的数量及布置原则

　　经综合考虑确保基坑开挖时结构施工安全和最大程度降低对周边环境影响两个目标，采取坑内降水。井点设置数量见表 2。

　　2.2 成井施工工艺流程

　　根据施工工况及工期要求，结合成井施工经验，成孔施工机械设备选用 SGL-10 型工程钻机及配套设备。成孔采用正循环回转钻进，清水钻进自然造浆的成孔工艺。有关工艺流程见图 1。

　　2.3 降水施工主要流程

　　先坑外观测井再坑内降水井。坑内降水井按照先圆环外支撑，再圆环支撑内的降水井。具体流程按照挖土分块流程进行施工。

　　3 工程挖土施工

　　基坑面积约 44 280 m²，基坑开挖深度为 18.60～20.60 m，最大开挖深度为 25.2 m（南北金融大厦电梯井）。按照分皮、分块、分层的原则进行施工。挖土期间充分利用时空效应，采用设置“栈道、中心岛、倒挖土方”施工方法。不间断的连续土方作业并在土体暴露后在最短的时间内形成支撑体系，减小基坑及周边环境变形。

　　3.1 土方开挖施工流程

　　土方开挖施工流程见图 2。

　　3.2 土方开挖施工方法

　　按照支撑布置，分成 5 皮土进行土方开挖，每皮土方的底标高（含垫层）分别为 -5.000、-8.900、-12.700、-16.900、-19.400 m（-19.900、-21.200）及电梯井落深区。基坑分层开挖见图 3。

　　第 1 皮土：支撑区域土方开挖至 -5.000 m 标高，然后施工第一道腰梁、支撑和栈道、施工平台。

　　第 2 皮土：待第 1 道支撑达到设计强度、基坑降水达到开挖面以下 1 m 后，预留中心岛区域土方，支撑区域土方开挖至 -8.900 m 标高，然后施工第 2 道腰梁和支撑。

　　第 3 皮土：待第 2 道支撑达到设计强度后、基坑降水达到开挖面以下 1 m 后，预留中心岛区域土方，将土方开挖至 -12.700 m 标高，然后施工第 3 道腰梁和支撑。

　　第 4 皮土：利用栈道及中心岛，将土方开挖至 -16.90m 标高，然后施工第 4 道腰梁和支撑。

　　第 5 皮土：挖除预留中心岛区域土方及 -19.40 m（-19.90、-21.20）和局部落深土方，及时浇筑垫层，结构底板施工。

　　在综合考虑基坑形状、周边环境、设计要求、施工情况等各方面因素后，第 2～4 皮土方采取先角后边，环境保护要求低的先挖，要求高的后挖的施工原则，分成 15 个小块。开挖过程中尽量对称挖土并充分利用时空效应，控制挖土节奏，使支撑圆环受力均匀。同时开挖时必须将相邻块垫层浇筑完毕，支撑梁钢筋基本完成。整个基坑开挖分块见图 4。

　　基坑第 5 皮土方根据基础底板后浇带划分成 25块，在原有中心岛的基础上形成阶梯式挖土平台，先浇筑圆环支撑下的底板，在向中心岛后退依次形成其周围的底板结构，按照南北对称、先四周后中间的顺序依次开挖施工。

　　3.3 土方开挖主要控制措施

　　1）为控制基坑变形，每开挖 30～40 m 形成一个施工段，支撑必须在土方开挖完成后立即形成。开挖过程中动态挖土放坡为 1∶1.5。邻近地梁墙部位土方必须分层开挖，每层开挖深度不超过 2.5 m。

　　2）原则上必须待本块垫层浇筑完成后，支撑梁钢筋基本绑扎完毕后，方可开挖相邻块的土方3）土方开挖过程中，派专人及时清除上道支撑的底模，防止混凝土块落下。

　　4）支撑下方的土体开挖，挖机回转时必须注意不得碰撞钢立柱。

　　5）开挖过程中，及时修筑坡底及坑内排水沟、集水井。

　　3.4 底板挖土控制措施

　　基底以上 300 mm 土体由人工扦土完成。开挖至坑底标高后，垫层及时浇筑。每段土方开挖到底后及时浇筑垫层，基坑土体暴露面积不超过 200 m²。施工过程中若发现坑底隆起，可采取以下措施：

　　1）一旦发现坑底隆起迹象，应立即停止开挖，回填一定量土体或压重物；2）对轻微地基突涌或隆起现象，可立即浇筑混凝土垫层并将垫层加厚；3）对比较严重情况立即施作反压过滤层（根据情况设置中粗砂混碎石反压过滤层），同时启动降压井，实施承压水降压，直至突涌停止并详细分析发生的突涌的原因，指导下步降水运行管理。处理完成后必要时对突涌部位注浆加固。

　　3.5 钢筋混凝土支撑施工

　　1）支撑施工流程。施工准备→定位放线→支撑挖土施工→桩头凿除浮浆→垫层施工→格构柱托板焊接→钢筋绑扎施工→模板施工→浇筑混凝土→混凝土养护。

　　2）支撑施工要点。钢筋均采用工厂成型钢筋，因支撑跨距大、基坑开挖深度大、基坑形成后支撑应力相应较大，因此钢筋施工过程中必须严格按照钢筋混凝土施工规范要求。

　　对于曲率半径较大的支撑环梁，参照普通直梁进行钢筋加工。而对于支撑西北角半径较小（＜25 m）的环梁，需将梁纵向受力筋进行弯曲加工，钢筋弯曲曲线与环梁弧线弯曲曲率大致相同。

　　所有支撑垫层为 10 cm 厚 C20 泵送混凝土，垫层宽度为支撑两侧边各向外 200 mm。垫层浇注完成后，在绑扎钢筋前，铺设一层油毛毡作为支撑与垫层的隔离。

　　支撑侧模全部采用 18 mm 厚胶合板，钢管作围檩及斜撑，支撑设 1 道 准14 mm 对拉螺栓，对拉螺栓的水平间距为 610 mm。

　　混凝土浇筑前各项准备工作、机械设备、照明设备事先完成，事先检查模板内垃圾和杂物要清理干净，木模板浇水湿润。

　　4 施工保证措施

　　4.1 质量保证措施

　　1）土方开挖前必须编制详细的土方开挖施工组织设计并取得业主指定的基坑围护设计单位和相关主管部门的认可方可实施。

　　2）挖土运土机械严禁直接压过支撑杆件，必须跨越支撑时应回填后走道板架空。

　　3）除井点降水措施外，地面及坑内应设排水措施，及时排除雨水及地面流水，坑内排水严禁在坑边挖沟。

　　4）混凝土垫层应随挖随浇，即垫层必须在见底后24 h 内浇筑完成。

　　5）挖土机械进出口通道应铺设路基箱扩散压力。

　　4.2 安全保证措施

　　1）挖土施工按照方案分成多块进行对称施工，土方开挖必须对称、均匀的进行，每一皮土方分两次开挖，每次开挖的深度不得超过 2.5 m。

　　2）挖土过程中，土方开挖与支撑形成紧密结合，利用时空效应，在土方开挖完成两天内形成支撑。

　　3）土方开挖施工中，派专人对上道支撑底模进行凿除。

　　4）任何机械和人员不得在悬空的支撑上行走。

　　5 结语

　　针对本工程基坑规模巨大，周边环境复杂，基坑降水应严格遵循“预防为主、按需降水、分层降水、动态调整”的原则，减压井在未启动前应作为观察井，无特殊情况，减压井仅作应急备用。在疏干坑内地下水期间加强对第二微承压含水层的水头观测。挖土应按照分皮、分块、分层的原则进行施工。有关基坑土方开挖应充分利用时空效应，采用设置“栈道、中心岛、倒挖土方”施工方法。不间断的连续土方作业并在土体暴露后在最短的时间内形成支撑体系，减小基坑及周边环境变形。

　　参考文献：

　　[1]李志高.地下综合体深基坑施工环境影响及保护研究[D].上海：同济大学，2006.

　　[2]吕少伟.上海地铁车站施工周围土体位移场预测及控制技术研究[D].上海：同济大学，2002.

　　[3]李志宏,黄宏伟.支撑体系支护参数对基坑支护效果的影响[J].地下空间与工程学报，2007，（S1）：1300-1304.

　　[4]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].2 版.北京：中国建筑工业出版社，2009.