復(fù)雜環(huán)境中的狹長基坑支撐設(shè)計(jì)及挖土逆作法施工技術(shù)*

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程概況

上海陸家嘴中心區(qū)Z4-2地塊公共綠地綜合改造工程基坑面積約11 160 m2，①區(qū)挖深18.9 m、②區(qū)挖深15 m。基坑外形呈L形，其中靠上海中心一側(cè)的②區(qū)東西向長115 m、南北向?qū)?5.2 m。

基地東側(cè)及北側(cè)為上海環(huán)球金融中心大廈，環(huán)球中心基坑距離本工程基坑10～15 m；西側(cè)及南側(cè)為銀城中路地下通道，通道基坑距離本工程基坑8～25 m。基坑西側(cè)、南側(cè)圍墻外側(cè)分布有電力、上水、燃?xì)?、信息等多條地下管線。且靠上海中心一側(cè)基坑需先進(jìn)行上海中心地下通道工作井施工，暫無法正式施工[1,2]。

2 工程難點(diǎn)

1）本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，銀城中路地下通道及環(huán)球中心地下連續(xù)墻最近距離8 m。圍墻外側(cè)地下管線眾多。

2）基坑標(biāo)高6.4 m處加設(shè)混凝土水平支撐后，地下室最后層土方開挖凈高2.7 m。

3）②區(qū)挖土口設(shè)置較少，土方坑內(nèi)駁運(yùn)距離較長。

3 原設(shè)計(jì)支撐方案

本工程②區(qū)第1道及第2道支撐均利用B0層結(jié)構(gòu)樓板（+4.8 m標(biāo)高）及B1層結(jié)構(gòu)樓板（-2.6 m標(biāo)高）作為水平支撐，在-6.4 m標(biāo)高處增加了1道鋼筋混凝土水平支撐。

4 支撐方案的優(yōu)化

4.1 首層棧橋方案調(diào)整

1）原棧橋設(shè)計(jì)：為滿足現(xiàn)場交通組織的需要，在第1道支撐上設(shè)置鋼筋混凝土棧橋板，棧橋平面布置見圖1。棧橋設(shè)置在一邊將造成坑內(nèi)土方需駁運(yùn)2根軸線，駁運(yùn)距離較長，且原棧橋方案中棧橋?qū)?.8 m，無法滿足挖機(jī)與土方運(yùn)輸車輛同時(shí)工作的道路寬度要求。

圖1 ②區(qū)棧橋平面布置示意

2）調(diào)整方案：擬將首道支撐上的棧橋移至中間軸線，調(diào)整后棧橋位置見圖2。考慮到棧橋移位后，棧橋跨度加大，原棧橋區(qū)域截面尺寸為800 mm×800 mm的支撐梁截面需加大至800 mm×1 100 mm。棧橋調(diào)整后，土方駁運(yùn)距離為6～7 m，棧橋通行寬度增加至10 m。

4.2 基坑標(biāo)高-6.4 m處臨時(shí)支撐優(yōu)化

1）原支撐設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)底板墊層底標(biāo)高為-9.7 m，臨時(shí)支撐中心標(biāo)高為-6.4 m，臨時(shí)支撐至基礎(chǔ)底板土方開挖凈高僅2.9 m，無法采用常規(guī)挖機(jī)進(jìn)行開挖，影響挖土效率。

圖2 ②區(qū)棧橋調(diào)整后平面布置示意

2）優(yōu)化原因：②區(qū)基坑北側(cè)距離環(huán)球金融中心基坑8～10 m，環(huán)球基坑地下4層，埋深17.85 m，2個(gè)基坑之間均為環(huán)球施工時(shí)回填土方，土體側(cè)向應(yīng)力較??；南側(cè)距離已建成的銀城中路下立交25.3 m，埋深-9.07～-9.74 m，土體側(cè)向應(yīng)力計(jì)算時(shí)可適當(dāng)減小?？紤]到原鋼筋混凝土支撐將造成挖土速度過慢，底板形成時(shí)間較長，不利于基坑周邊圍護(hù)墻體的變形控制。

3）優(yōu)化方案：取消-6.4 m標(biāo)高處臨時(shí)鋼筋混凝土支撐，采用在-3.3 m結(jié)構(gòu)樓板下設(shè)置斜向牛腿加腋取代臨時(shí)支撐。每根框架梁底均設(shè)置1個(gè)斜向牛腿加腋，牛腿長度2 m、寬度0.6 m，牛腿下端錨固連接至地下連續(xù)墻一側(cè)環(huán)梁內(nèi)，上端錨固連接至-3.3 m結(jié)構(gòu)框架梁內(nèi)，加腋部分在后續(xù)施工過程中進(jìn)行鑿除。斜向牛腿加腋做法如圖3所示。調(diào)整后-3.3 m結(jié)構(gòu)主梁底標(biāo)高為-4.5 m，最后一層土方開挖凈高為5.2 m，可以滿足普通PC110挖機(jī)3.5 m的操作高度要求，并可提高最后層土方的開挖速度，以確?；A(chǔ)底板盡快形成，減小坑底土的暴露時(shí)間，從而有效地控制基坑變形。

圖3 斜向牛腿加腋做法示意

5 挖土施工技術(shù)

5.1 施工原則

1）狹長基坑開挖擬參照地鐵基坑開挖的施工要求，嚴(yán)格按照時(shí)空效應(yīng)的理論，分層、分段進(jìn)行開挖，并遵循“隨撐隨挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則。

2）每層土方開挖前，必須進(jìn)行充分的預(yù)降水，確保地下水位降至當(dāng)前開挖面以下1 m；第2層以下土方開挖前，支撐或代替支撐的框架混凝土強(qiáng)度需達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行開挖。

3）每層土方應(yīng)分段進(jìn)行開挖，做到隨挖隨撐。每段開挖長度不超過30 m，每段開挖完成后，必須在12 h內(nèi)澆筑墊層混凝土。

4）土方開挖采用逆作法施工技術(shù)，設(shè)Q1～Q6共6個(gè)取土口，每個(gè)取土口對角線長度均大于10 m，以便長臂挖機(jī)進(jìn)行取土。

5.2 施工技術(shù)方案

1）施工區(qū)域劃分：考慮到基坑較為狹長，周邊環(huán)境復(fù)雜，為控制基坑變形，將②區(qū)劃分為4個(gè)施工區(qū)域，分區(qū)情況見圖4。

圖4 ②區(qū)施工區(qū)域劃分示意

2）施工流程：Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段→Ⅳ段。

3）首層土方開挖：從自然地坪（+4.00 m）開挖至+2.55 m（B0層結(jié)構(gòu)板底2 m標(biāo)高），采用2臺(tái)PC200挖機(jī)從Ⅰ段向Ⅳ段方向進(jìn)行大開挖，并搭設(shè)高1.8 m短支排架依次施工B0層結(jié)構(gòu)。

4）第2層土方開挖：從+2.55 m開挖至-1.50 m（B1層夾層結(jié)構(gòu)板底2 m標(biāo)高），在棧橋上布置2臺(tái)PC330挖機(jī)負(fù)責(zé)取土，另在坑內(nèi)布置6臺(tái)PC110挖機(jī)負(fù)責(zé)土方坑內(nèi)駁運(yùn)。

5）第3層土方開挖：從-1.50 m開挖至-5.50 m（B1層結(jié)構(gòu)板底2 m標(biāo)高），在棧橋上布置2臺(tái)長臂挖機(jī)負(fù)責(zé)取土，另在坑內(nèi)布置6臺(tái)PC110挖機(jī)負(fù)責(zé)土方坑內(nèi)駁運(yùn)。

6）第4層土方開挖：從-5.50 m開挖至-9.70 m（基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高），在棧橋上布置2臺(tái)抓斗負(fù)責(zé)取土，另在坑內(nèi)布置6臺(tái)PC110挖機(jī)負(fù)責(zé)土方坑內(nèi)駁運(yùn)及收底。

6 結(jié)語

基礎(chǔ)底板完成混凝土澆筑時(shí)，基坑變形、周邊管線位移、建（構(gòu)）筑物沉降均在有效控制范圍之內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)主管單位的控制要求。施工過程中，在確?；幼冃慰刂萍爸苓叚h(huán)境安全的前提下，通過對狹長基坑逆作法支撐方案的優(yōu)化、調(diào)整及挖土方案的合理選擇，成功地提高了逆作法土方開挖的施工速率，很好地解決了逆作法挖土凈高不足的施工難題，為同類型工程提供了借鑒[3,4]。