大型深基坑土方開挖技術

劉 佳

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大型深基坑土方開挖技術

劉 佳

中建七局第三建筑有限公司

1 工程概況

福州中旅城二期工程位于福州市中心繁華路段，地下室四層，總建筑面積72000㎡；基坑面積約20000㎡，東、西、北三面基坑邊離圍墻距離僅1～2.5m，硬化后僅能供人員通行，南面原場地古樹和辦公臨建限制，整個交通和材料堆放場地受限。

地下室土方開挖量約35萬m3，基坑深度18～21m，地下室結構施工所需的鋼筋、商品砼、型鋼柱、模板等材料量大，工期及安全等級要求極高；為此本工程在深基坑內設置鋼棧橋，作為土方及材料運輸通道（如圖1所示）。

圖1 鋼棧橋平面布置圖

2 鋼棧橋的特點

鋼棧橋可以逐段施工，每跨橋面由各自的鋼梁、桁架和格構柱獨立承擔橋面荷載，無需完成全部鋼棧橋，就能進行現場其他分項工程施工，與土方開挖同步進行，能夠很好地實現土方分層開挖的設計要求。

鋼棧橋結構整體性強，與磚渣等建筑廢棄物鋪成的臨時施工道路相比，不會出現臨時道路塌方、陷車等事故，極大提高了施工生產和安全管理效率。

鋼棧橋現場施工速度快，不影響其它工序施工進度。鋼結構各構件均由廠家在工廠制作，再運抵現場吊裝、拼接、焊接；而且現場工作量小，大大縮短施工周期。

鋼棧橋承載力設計方面有兩個特點，一是承載力設計值明確，現場施工管理人員可以根據圖紙設計的橋面車輛行駛數科學計算施工工期。二是鋼橋承載力高，能夠同時承受多輛大型自卸式汽車在橋面上行駛，只要能有充足的運土汽車，就很好地提高大型挖土機工作效率。

鋼棧橋采用高強螺栓連接，拆卸簡單，并能回收利用，節約工程造價。

3 鋼棧橋的施工

3.1 鋼棧橋施工流程

3.1.1總施工流程

施工準備→鋼棧橋沖（鉆）孔灌注樁施工→格構柱預制及吊裝→橋身桁架、鋼梁及橋面板施工（與土方開挖同時分段進行）→棧橋現場施工管理→棧橋拆除

3.1.2鋼棧橋支撐樁及格構柱施工流程

施工準備→樁位放樣→制作護壁→樁機就位→沖（鉆）至持力層→達到要求終孔→鋼筋籠及鋼格構驗收→安放鋼筋籠→吊裝鋼格構（鋼格構插入鋼筋籠3.0m）→垂直度校正→鋼格構下放至設計樁頂標高→鋼格構方向及標高校核無誤后固定→下放導管→清孔→澆注砼至設計樁頂標高→澆注砼12h后移機下一根樁。

3.1.3鋼棧橋橋身施工流程

施工準備→土方開挖（鋼梁、桁架工廠加工制作）→格構柱頂清洗、鋼梁安裝→模板支撐→鋼筋綁扎→混凝土澆筑→混凝土養護→土方開挖、底板施工→橋身破除及格構柱拆除

3.2 鋼棧橋施工操作要點

3.2.1鋼棧橋廠家加工制造施工要點

加工時放樣、號料和切割、矯正和彎曲、邊緣加工、制孔、組裝、焊接、高強螺栓連接、摩擦面處理、除銹、鋼梁試拼裝、廠內涂裝等工序均應符合設計和規范的要求。

3.2.2鋼棧橋現場安裝施工要點

3.2.2.1鋼梁必須等樁身混凝土達到設計強度的70％，方可進行鋼結構安裝。若鋼格構柱安裝有偏差，應先對格構柱偏位進行測量，相關聯鋼梁和桁架應按現場實測長度進行調整，切勿盲目按圖施工，造成各構件組裝偏位，影響鋼棧橋使用壽命。

3.2.2.2結構安裝前應對構件進行全面檢查：如構件的數量、長度、垂直度、安裝接頭處螺栓孔之間的尺寸是否符合設計要求，并到現場核對是否滿足安裝偏差的要求。

3.2.2.3結構吊裝就位后，應及時系牢連系構件，保證結構的穩定性。

3.2.2.4鋼棧橋多采用扭剪型高強螺栓與格構柱連接，高強螺栓連接是鋼棧橋的重要受力保證，施工時應把關。

4 鋼棧橋運行管理

4.1 鋼橋施工進度控制

鋼橋安裝進度應與土方開挖同步，主要從兩個方面理解二者同步的含義。

第一是趕進度：土方開挖隨基坑內支撐的施工開挖至一定標高面時，鋼橋也必須同時安裝至這個標高面，否則便失去了設計鋼橋的意義，無法完成用它進行土方和材料運輸的使命。

第二是壓進度：鋼橋安裝進度只能跟土方開挖進度相平齊，嚴禁一味提高鋼橋安裝進度而超挖土方，從而導致基坑土體失穩側滑甚至造成基坑土方坍塌等安全事故。

施工棧橋在基坑內布置的合理性是最大限度發揮機械挖土工效的關鍵點，必須因地制宜地設置施工棧橋的各個施工段，一般施工棧橋應在各層基坑支護結構之前完成，盡量使用強度等級高的早強混凝土，這樣縮短了橋面混凝土成型時間，為下一層土方開挖贏得時間。施工單位應該以棧橋各段的施工時間，并考慮橋面混凝土達到標準強度的時間，來制定土方開挖及支護結構的施工進度，這樣才不會引起因棧橋橋面混凝土強度不夠，土方無法外運，導致施工停滯。

4.2 棧橋配合現場施工管理

施工棧橋為節約投入，一般采用優化設計，從車輛使用荷載上控制，沒有按一般公路橋梁的滿載時最不利設計[1]。現場施工時應嚴格按照設計圖紙上的車輛數量以及滿載、空載車輛的排列進行車輛管制，確保施工棧橋不超負荷使用。本工程鋼橋橋面活荷載按載重重量45噸汽車，車輛按兩排布置，前后車輛凈距離為1.5m，行車道上車輛限制為縱向每兩跨之間為單列滿載車3部，和單列空載車3部，允許瞬間滿載車超車1部，也允許瞬間對面相交駛過滿載車1部；根據設計把10米寬棧橋分為雙向車道，嚴格管理車輛出入及交通主干道暢通，控制滿載汽車不要在棧橋上停留太久(如圖2)。

圖2 土方開挖夜間施工圖

土方運輸主要夜間進行，白天鋼棧橋可兼做鋼筋、模板的材料中轉站。砼澆注宜可兼做泵車及混凝土攪拌車的停靠及行車道[2]，使泵車盡可能接近澆注地點（如圖3）。

圖3 鋼棧橋配合材料中轉圖

在橋面板出口處面板砼澆筑分別在出口板的兩端做一個25cm高弧形減速帶，一方面用于對進入橋體的車輛減速，另一方面在土方開挖時在兩減速帶封閉的區域內蓄水，待挖土車經過時激起的水花可以對車輛車輪及底盤進行自清洗(如圖4所示)。

圖4 棧橋洗車臺示意圖

5 分析與結論

福州中旅城二期工程通過使用鋼棧橋進行土方開挖，有效地解決了超深地下室開挖及狹窄場地土方運輸的兩大難題；極大地提高了深基坑土方及材料的運輸效率。地下室土方工程于2008年12月10日完成，比原定計劃縮短了20天，日出土方達到了2200 m3；同時在地下室結構施工中，鋼棧橋對鋼筋、模板等材料的中轉和大體積基礎混凝土澆筑點的合理布置也起到了十分關鍵的作用。這些都在地下室施工中獲得了間接的經濟效益。

采用鋼棧橋配合深基坑土方開挖施工與傳統的土方開挖方法相比較，具有施工平面占地面積小，施工場地易于布置等優點；雖然鋼棧橋前期投入較大，但安全性和實用性都有極大的提高，特別適用于大型基坑的土方工程。

[1] 孫倉龍,徐偉.施工棧橋在超大型基坑土方開挖工程中的應用形式與設計分析[J].建筑施工,2009,(21):1-4.

[2] 楊根良,華錦耀.深基坑中施工棧橋的應用[J].浙江建筑,2007,(24):1-4.