軟土地區超大直徑環形支撐深基坑施工技術

苗 培 博

(上海住陸建筑發展有限公司，上海 201206)

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軟土地區超大直徑環形支撐深基坑施工技術

苗 培 博

(上海住陸建筑發展有限公司，上海 201206)

結合上海浦東機場綜合保稅區公共服務中心(二期)工程的特點，確定了超大直徑環形支撐深基坑施工方案，闡述了土方開挖及支撐施工的工藝流程，并歸納了施工中的注意事項，保證了工程建設的順利進行。

基坑，圓環支撐，土方開挖，圍護結構

0 引言

近年來隨著國民經濟的飛速發展，建設工程的規模越來越大，尤其是在譬如上海等國際大都市。就上海這樣的軟土地區而言，大規模的建設項目和大面積的深基坑比比皆是。而軟土地區的深基坑工程帶來的是基坑支撐體系的大量成本投入，也給工程施工帶來諸多不便。在這樣的背景下，由于混凝土環形支撐有受力均勻合理、充分利用混凝土的抗壓強度、基坑無支撐面積率高、節約大量的鋼材和混凝土、對土方開挖等施工影響小等優點，使其在各種支撐體系中脫穎而出，備受青睬。但在較大直徑和超大直徑環形支撐的施工過程中，必須要科學合理的進行施工組織安排、施工布署，才是整個基坑工程安全的關鍵，本文以上海浦東機場綜合保稅區公共服務中心(二期)工程超大直徑環形混凝土支撐深基坑施工為例，詳細介紹了超大直徑環形混凝土支撐整個施工流程和關鍵技術要點。

1 工程概況

上海浦東機場綜合保稅區公共服務中心(二期)工程位于上海浦東機場綜合保稅區內B9地塊(中國上海自由貿易試驗區)，東側為碩放路，西側為蕭山路，北側為聞居路，與公共服務中心(一期)隔路相望，南側為武夷山路。總建筑面積117 165 m2,其中地上部分建筑面積76 303 m2，地下部分建筑面積40 862 m2。地下2層，主要為會議中心、車庫及設備用房；地上8層，主要為辦公樓、會議中心等。主要結構形式為框架結構，工期為2013年6月～2016年12月。

基坑占地面積約21 000 m2，呈正方形，單邊長度約145 m，開挖深度9.6 m，局部電梯井(集水井)落深1.6 m～3.0 m。圍護形式采用三軸/五軸水泥土深層攪拌樁止水帷幕、鉆孔灌注樁圍護內設2道超大直徑(每道支撐設兩個同心環形支撐，直徑分別達119 m和135 m)圓環形混凝土支撐的圍護形式(見圖1，圖2)。

場地土層情況：第①層為填土，層底標高-1.6 m，厚度多在1.10；第②1層為粉質粘土夾粘質粉土，層底標高-3.30 m，厚度1.70 m；第②2層為砂質粉土，層底標高-6.40 m，厚度3.10 m；第③層為淤泥質粉質粘土，層底標高-9.50，厚度為3.10 m；第④層為淤泥質粘土，層底標高-20.00 m，厚度為10.50 m；第⑤層為粘土，層底標高-27.60 m，厚度為7.60 m。

2 工程特點及難點

1)地處自由貿易試驗區，周邊管線復雜。本工程位于中國上海自由貿易試驗區內，屬于自貿區重點建設工程，倍受各界矚目，社會關注度高。從直通自由貿易區高架橋上和已投入使用的一期辦公大樓內可一覽本工程建設，周邊市政道路下的管線密集、錯綜復雜，給水、電力、通訊等管線距本工程地下室距離最近處僅6 m。若發生管線事故、道路沉降等不良后果，將對自由貿易區建設帶來極不利影響。所以本工程的建設地點及建設意義決定了本工程施工形象和基坑安全十分重要，不容有失。科學、合理安排基坑土方開挖順序和時機，充分利用“時空效應”是控制基坑變形和確保周邊環境安全的關鍵。

2)施工場地狹小，節點工期緊，施工組織難度大。本工程基坑在總計約27 000 m2的基地面積中，基坑覆蓋率約占其中的78%，基坑四周緊鄰圍墻，場地極為狹小，且本工程的建設總工期和節點工期要求極為緊湊，因此在地下室階段將面臨現場場地狹小與地下室結構施工量大需場內提供充裕的材料加工和存儲場地的主要矛盾，對大面積展開地下室結構施工有著較大的制約影響。優化施工組織和總平面布置，加強流水作業是解決場地矛盾和保證工程節點工期及總工期的根本。

3)圓環支撐直徑超大，真圓度、平整度控制難度大。基坑支撐為二道圓環支撐，內環直徑達119 m，施工過程中需分區、分段進行施工，在支撐施工中和土方開挖過程中保證圓環支撐的真圓度和平整度，使支撐系統充分發揮拱效應，避免環形支撐體系出現平面外穩定性問題，是保證基坑施工安全的重點。

3 方案確定

為了在確保工程安全、質量、進度的同時，又相對節約工程造價，整個基坑支撐僅在南側設置一處棧橋，根據本工程的施工合同、設計文件、相關規范、規程等，并結合工程實際情況，選用保留中心島，機械車輛入坑挖運土方，按島式挖土、分區、分塊、對稱平衡的原則進行土方開挖及跟進支撐施工和后續的各道工序施工。

4 施工布署及工藝

4.1 施工布署

1)根據施工合同等文件編制科學、合理的施工總進度計劃及節點進度計劃；2)根據各分項工程的工程量、施工進度要求、機械臺班產能，配備相應的機械、設備；3)根據各分項工程的工程量和勞動力定額配備相應的勞動力；4)根據機械、設備配置，配備足夠的臨時供電、供水資源；5)根據工程進度計劃編制相應的材料供應計劃；6)做好各項施工準備工作。

4.2 主要施工流程

1)施工總體流程如下：

三軸/五軸水泥土攪拌樁→圍護墻鉆孔灌注樁→三軸樁與圍護鉆孔樁間壓密注漿→坑內鉆孔灌注(型鋼立柱)樁→落深部位雙軸攪拌樁圍護墻→落深部位高壓旋噴注漿封底→環梁支撐部位真空泵深井預降水→第一道支撐區域挖土(留島)→第一道支撐施工→第二道支撐區域挖土(留島)→第二道支撐施工→中心島土體卸土→底層土方開挖→底板結構分塊施工→換撐、傳力帶施工→拆除第二道支撐→地下2層結構施工→傳力帶、換撐施工→拆除第一道支撐→地下1層結構施工→防水、回填土→上部結構施工。

2)土方開挖及支撐施工流程:

本工程總計土方量約21萬m3，為充分利用“時空效應”，盡快形成支撐，土方共分五次開挖，土方開挖遵循“分層、分塊、對稱、限時開挖、澆筑墊層、及時跟進支撐或裙邊底板”的原則。

第一次開挖僅開挖第一道環形范圍內支撐底標高以上土體，分區、分塊、對稱、跳倉開挖并跟進支撐施工，開挖厚度1.6 m，占總挖深的16.6%，土方量約1萬m3，僅占總土方量的4.7%；第二次開挖僅開挖第二道環形支撐范圍內支撐底標高以上土體及相應工作面土體，分區、分塊、對稱、跳倉開挖并跟進支撐施工，開挖厚度達5.025 m，占總挖深的52%，土方量約6萬m3，僅占總土方量的28.6%；第三次開挖為挖除3.6 m厚中心島留土,對基坑結構基本無影響，土方量約4萬m3，占總土方量19%；第四次開挖基坑裙邊底板區塊的土體，分區、分塊、對稱、跳倉開挖并跟進基坑裙邊底板結構施工，挖土厚度約3 m，占總挖深的31%，土方量約3.5萬m3，僅占總土方量的16.7%；第五次開挖中心區域底板土體，分區、分塊、對稱、跳倉開挖并跟進中心區域底板結構施工，對基坑結構影響較小，挖土厚度3 m～6 m，土方量6萬m3，占總土方量的28.6%。

總體土方開挖剖面示意圖見圖3。

3)施工注意事項:

a.在施工放樣時，采用坐標法對圓環支撐各軸線點進行逐一定位，高程引測采用閉合高程引測進行平整度控制，圓環支撐的中心軸線水平(垂直)定位偏差控制在±5 mm以內，累計偏差控制在±10 mm以內。圓環支撐施工完成后在內圓環支撐上均布16個水平位移監測點,利用均布在相應位置立柱上的沉降監測點，對圓環支撐進行監測，監測頻率按1次/d(基坑開挖階段)、1次/3 d(大底板完成后)，若有異常情況時適當提高監測頻率。監測警戒值水平位移按日變化量不小于3 mm/d累計不小于30 mm，沉降按日變化量不小于2 mm/d累計不小于30 mm設置與支撐軸力監測同步，若有異常情況時適當提高監測頻率。

b.土方開挖采用臺式(島式)開挖，中部島狀土體高度不大于6 m，在大于4 m處采用二級放坡，每級放坡高度不大于3 m；根據地質情況，臨時邊坡留置坡度控制在1∶1.5～1∶2.0左右。第二次挖土邊坡示意圖見圖4。

c.對中心島留置時間較長的臨時邊坡進行穩定性驗算。

穩定性計算結果：安全系數γRZ=1.31，滿足相關規范要求。

5 結語

本工程自圍護結構施工至地下結構完成,共歷時6個月,由于本工程施工組織安排合理，各施工工況、工序間搭接、銜接緊湊有序,充分利用了環形支撐受力均勻合理、充分利用混凝土的抗壓強度、基坑無支撐面積率高等優點，加快了各層土方開挖、支撐體系和主體結構施工進度，嚴格實施過程控制和驗收的各項制度，在整個基坑及地下結構施工過程中通過第三方專業監測單位進行實時監測,基本未出現圍護變形、支撐軸力等報警，周邊道路、建(構)筑物、管線的沉降、變形等累計值均符合規范和設計要求，為本工程能在確保安全的前提下保質保量如期完成施工任務打下堅實的基礎，為工程總進度節約了近3個月。通過本工程的成功實踐，為同類工程施工積累了施工經驗，提供了參考依據。

On construction technique for super-large diameter ring support deep foundation pit in soft soil areas

Miao Peibo

(ShanghaiZhuluArchitecturalDevelopmentCo.,Ltd,Shanghai201206,China)

Combining with the features of the public service center (the Second Phase) project of the comprehensive bonded zone in Pudong Airport in Shanghai, the paper identifies the construction scheme for the ultra-large diameter ring support deep foundation pit, illustrates the craft procedure for the earthwork excavation and support construction, and sums up the precaution in the construction, so as to ensure the operation in the engineering construction.

foundation pit, ring support, earthwork excavation, enclosure structure

1009-6825(2017)06-0092-03

2016-12-14

苗培博(1983- ),男，工程師

TU463

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