深基坑土方分塊分區踏步式開挖施工技術

王永卿

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

1.1 建筑結構概況

中星城項目（以下簡稱為本工程）位于上海市徐匯區，地塊形狀呈三角形，南臨滬閔路高架、西靠柳州路、北依浦北路。

本工程總建筑面積約16.9 萬m2，為酒店、辦公及商業設施為一體的綜合性建筑。地下3 層，地下部分建筑面積約7.5 萬m2，地上部分建筑面積約9.4 萬m2

地下室外墻采用地下連續墻與結構外墻兩墻合一，地下連續墻總延長米約750 m，厚800 mm。

圖1 地理位置及周邊環境示意

1.2 地質概況

本工程基坑開挖深度為14.9～15.5 m不等，基底置于第④層淤泥質黏土中。在開挖深度范圍內的土層有第①層～④層。

圖2 地層特性分布與基坑支護剖面

1.3 基坑支護工程概況

基坑內共設置3 道鋼筋混凝土支撐，混凝土強度等級為C35，布置形式以南北向對撐結合角撐形式為主，具體支撐桿件截面尺寸及中心標高如表1所示。

表1 各道支撐截面參數表

本工程中采用臨時鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統的豎向支承構件，立柱樁采用Φ800 mm鉆孔灌注樁，鋼立柱采用由等邊角鋼和綴板焊接而成的4L160 mm×14 mm型鋼格構柱，棧橋下立柱型鋼為4L160 mm×16 mm等邊角鋼，格構柱截面尺寸為480 mm×480 mm。支撐平面布置見圖3、圖4。

圖3 棧橋及第1道支撐平面布置

圖4 第2、3道支撐平面布置

2 工程難點

2.1 周邊環境保護要求高，基坑超長面積大，土方工程量大

該項目周邊建筑物及地下管線眾多，鄰近滬閔路高架及軌交1號線。施工過程中，基坑的變形大小將直接影響周邊建筑物、市政管線、道路及高架、軌交1號線安全使用。

該項目基坑總面積約24 700 m2（近似于150 m×290 m的三角形），裙房及地下室車庫基坑開挖深度為14.6 m，塔樓基坑開挖深度為15.2 m，總土方量約38 萬m3，屬超大、超長、超深的軟土基坑。

2.2 工期緊

由于基坑面積大，開挖深度深，本工程基坑開挖施工開始日期為2010年8月中旬，如何在2011年春節前完成整個基坑的開挖及基礎大底板的施工將直接影響到整個基坑的安全性。

3 深基坑土方分塊分區踏步式開挖[1-6]

本工程基坑支撐體系采用對撐、角撐結合的形式，結合支撐的形式，本工程分4 層進行土方開挖，除第1層大開挖外，整個基坑第2～3層土方擬沿垂直于浦北路方向分4個分區按序進行開挖（圖5），隨挖土及時進行支撐施工，對于下層土方開挖的調校只要滿足該區域及相鄰區域支撐強度達到設計強度的80%即可進行下層土方開挖。第4層土方根據地下室后澆帶分6 個分區進行開挖（圖6），土方開挖與底板分塊交替施工，減少坑底隆起，進而減少周邊建筑及地面沉降。

3.1 基坑土方開挖及支撐施工流程

第1層土方開挖→第1道鋼筋混凝土支撐及棧橋施工，同時第2層土1區開挖（1區第1道支撐混凝土強度到達設計強度的80%）→1區第2道鋼筋混凝土支撐施工、2區開挖→2區第2道鋼筋混凝土支撐施工、第3區開挖→3區第2道鋼筋混凝土支撐施工、4區開挖，同時第3層土1區開挖（1區第2道支撐混凝土強度到達設計強度的80%）→4區第2道鋼筋混凝土支撐施工、1區第3道鋼筋混凝土支撐施工、2區開挖→2區第3道鋼筋混凝土支撐施工、3區開挖→3區第3道鋼筋混凝土支撐施工、4區開挖→4區第3道鋼筋混凝土支撐施工、第4層土1區開挖→依次進行各區第4層土方開挖及墊層施工。圖7、圖8為第1及第2、3層土方開挖流程。

圖5 第2、3層挖土分區平面示意

圖6 第4層挖土分區平面示意

圖7 第1層土方開挖流程示意

圖8 第2、3層土方開挖流程示意

3.2 分塊分區踏步式土方開挖

根據本工程基坑狹長的特點，項目部事先通過與圍護設計的溝通，使支撐支持獨立分段先行，施工中實現了土方分段踏步開挖，土方開挖與鋼筋混凝土支撐同步進行，開挖原則是開挖區域及相鄰區域的上道鋼筋混凝土支撐混凝土強度到達設計強度的80%。

這樣整個基坑開挖及地下室結構施工就形成了踏步式基坑開挖的施工工況。

圖9 踏步式土方開挖示意

4 監測結果統計[7,8]

本工程施工過程中，一些特征部位的變形統計如表2所示。

表2 部分部位變形統計

從本工程的一系列監測結果表明，本工程在實施過程中，很好的實現了對周邊環境的保護，本工程的一系列施工措施是正確的。

5 結語

本工程通過分區分塊踏步式土方開挖的方式，使第2層土1區土方開挖與第1層土4區土方開挖同時施工，第3層土1區土方開挖與第2層土4區土方開挖同時施工，第4層土1區土方開挖與第3層土4區土方開挖同時施工，有效提高了第3層土方開挖的時間，較常規土方開挖施工節約土方開挖的時間約20 d，大大減小基坑施工時對周邊環境的影響，從而保證了基坑及周邊環境的安全。

本工程作為超大、超深的軟土基坑踏步式開挖施工的嘗試，為類似工程的施工積累了經驗，對其施工方案選擇產生影響，并帶來一定的社會、經濟效益。