工期緊張條件下大型深基坑施工方案的制定和實施

浙江寶業建設集團有限公司 上海 200041

1 工程概況

上海徐匯區156#地塊工程位于虹橋路、徐虹北路、南丹路及番禺路所圍地塊內，總建筑面積153 428.3 m2，其中地上總建筑面積112 435.3 m2，由7 幢建筑構成，1#～9#為29 層住宅（框架剪力墻結構），10#房為28 層商辦樓（框筒結構），建筑最高123.2 m，地下室滿鋪2 層，總建筑面積40 993 m2，平均挖土深度9.85 m（圖1）。

圖1 總平面示意

2 工程主要難點

2.1 工期緊張

工程于2011年1月1日開工，要求1#～9#樓2012年春節（2012年1月22日） 前結構封頂，10#樓要求于2012年9月前結構封頂，本工程地下面積達40 993 m2，住宅部分總面積達7.55萬 m2，387 d（包括2011年春節假期）內要完成如此大體量的樁基、圍護、基礎及上部結構施工，可見工期極其緊張，為了確保工期目標，基坑方案由總包制定，并進行設計深化。

2.2 工程環境保護要求高

工程位于徐家匯鬧市區，周圍建筑群林立，西側為14～26 層的東方時空公寓，距本工程最近為11.8 m，南側馬路對面為匯賢雅居已完工的一期工程，距本工程最近為24 m，東側馬路對面為南丹小區，鄰馬路側為磚混結構的3～4 層商業用房，小區內建筑為18～27 層的高層住宅。場地東南角為匯師小學，教室為4 層磚混結構。

場地周邊管線密布，北側虹橋路上依次分布有電力、給水、信息、雨水、煤氣及供電等共14 根管線，最近的管線距基坑10.5 m，東側徐虹北路上依次分布有供電、給水、燃氣共5 根管線，最近的距基坑8.1 m。

2.3 施工場地狹小

本工程建設用地面積26 121.5 m2，地下室結構平面面積達20 496.5 m2，整個施工場地面積極其狹小，場內道路狹窄（3～5 m），施工道路無法環通，缺少必要的施工堆場及加工廠的場地。

3 方案制定和實施[1-5]

3.1 方案制定

本工程最大的難點是如何實現住宅部分極度緊張的工期，而縮短工期的關鍵在于基坑施工采取何種措施。對此我們分別制定了2 道支撐的基坑支護方案、1 道支撐加1 道斜拋撐施工方案、1 道支撐方案。

經分析，無論采用上述3 種方案中哪一套方案，都存在著兩方面問題：一是基坑圍護結構施工周期長，二是基坑面積較大，開挖較深，基坑施工時間較長，待基坑完成再施工上部建筑時，已無法實現業主要求的工期。

在地下室整體施工的各項方案均無法解決問題的情況下，我們開始考慮分區作業方案，制定了分區施工、順逆結合的分區異向作業方案。在方案中7#、9#樓地上為2 層商業樓，10#樓為辦公樓，工期矛盾并不突出，故僅對1#、2#，3#、5#，6#和8#樓下基坑進行分隔。分隔出的基坑采用順作法施工，剩余大基坑采用逆作法施工。具體設計見圖2、圖3。

圖2 圍護平面布置

圖3 順作區圍護剖面

3.2 方案實施

3.2.1 具體實施步驟

樁基及圍護施工先從順作區1#基坑開始，并按照順作區1#→2#→3#→4#基坑的順序進行施工，在順作區基坑樁基及圍護施工完成后，再進行逆作區樁基及圍護的施工。

順作區各基坑的樁基及圍護完成后，隨即各自獨立進行基坑開挖施工，基坑地下室結構完成后，緊接著進行順作區上部號樓的結構施工。

當逆作區域樁基和圍護全部完成，且4 個順作基坑的地下1層樓板全部完成后，逆作區域可開始基坑挖土與結構施工，與此同時，順作區上部結構也同時異向施工。

3.2.2 逆作法節點設計及結構連通施工

由于逆作區圍護采用灌注樁，逆作區結構不宜直接頂至圍護樁，為此，我們專門設計了逆作區邊跨結構的節點：在結構外墻內增設框架邊梁和邊梁下方設置立柱樁以承受結構豎向荷載；在結構梁內設置水平H型鋼支撐，保證圍護水平力得以正常傳遞（圖4）。

圖4 逆作法邊跨節點

在順作區地下1層樓板（B1板）及換撐結構完成達到規定強度后，逆作區可開始開挖，并伴隨土方開挖的進度鑿除順逆作區域的分隔樁，同步施工順逆作區域首層結構樓板（B0板）。此后，順逆作區域結構異向同步施工，逆作區先開挖至B1板下方，順逆作區分隔樁也隨挖土進程逐步鑿除，隨后施工逆作區B1板并連通順作區結構，按此方式向下繼續施工，完成逆作區底板并連通順作區結構。

4 實施效果

4.1 減少了樁基和圍護占用關鍵線路上施工時間

采用上述方案實施后，在1.5～2.5 個月內，陸續完成了順作基坑的樁基及圍護施工，在逆作區樁基和圍護剛開始施工的同時，馬上就開始了順作區的基坑挖土和結構施工，由此將樁基和圍護占用關鍵線路的工作量減少了60％～70％，縮短工期至少150 d。

4.2 減少地庫施工占用關鍵線路時間

由于在基坑設計時我們已經對基坑的面積進行了控制，單坑面積基本在2 500 m2以內，因此，基坑支撐的形式可以設置為以Φ609 mm×16 mm單鋼管對撐和角撐的形式，挖土主要采用大挖機停在基坑兩側取土而無需設置棧橋，通過這些措施，大大地加快了基坑的施工速度，基坑從挖土至地下結構完成時間均控制在了3 個月內。

順作區基坑完成后，順作區的上部結構馬上進行施工，因此，雖然地下室總體施工時間較常規施工方法有所加長，但逆作區地下挖土及結構施工時間并不占用工期關鍵線路，與常規2 道支撐施工方案相比，節約了工期4～5個月。

4.3 保護周邊環境，提供施工場地

采用分區異向作業的方案，由于在基坑大部分區域均采用逆作法施工，利用逆作法“先撐后挖”的特點，對基坑周邊環境起到了良好的保護作用。同時，采用逆作法施工，在逆作區首層結構樓板完成后，提供了較大的施工場地，較好地解決了施工場地狹小，無處設置施工道路、施工材料堆場等場地的矛盾。