超大型深基坑土方開挖技術

中建八局總承包公司 上海 200135

1 工程概況

背景工程是杭州國際奧體博覽中心的啟動項目，位于奧體博覽中心用地內東北角。地塊西側距錢塘江堤約800 m，東北臨青年路，東南臨濱江二路，西北側與奧體博覽中心規劃體育館、游泳館地塊及地鐵上蓋物業用地毗鄰，西南側銜接七甲河景觀帶。總用地面積19.024 6 hm2。

本工程±0.00 m相當于黃海高程7.20 m，施工場地三通一平完成，場地標高平均為-1.00 m。地下水位較高，主要為潛水層，豐水期水位平均埋深在0.55～3.6 m，平均水位絕對高程為5.12 m；最大開挖深度約12 m，開挖深度內土層均為飽和粉砂性土；地下水受粉砂性土層內水平向層理構造影響，滲透運動以水平向為主，滲透系數3.25×10-4cm/s。

2 挖土施工重、難點分析

2.1 工程特點

1）基坑面積大，挖土需結合護坡、錨索施工；分塊開挖，取土需挖土機翻運和駁運。

2）地下室承臺多，工程樁較密，挖機作業難度大，需配合大量人工清土，影響挖土工期。

3）護坡、錨索分段施工、養護需要時間，影響挖土工期。

4）本工程土方工程堆置點距現場較遠，土方外運受交通影響。

5）基坑開挖較深，須分層開挖，給挖土造成了一定困難。

2.2 重點

1）本工程基坑面積很大，達到167 670 m2，基坑施工周期長，跨越雨季、臺風季，對于基坑施工的安全是很大的挑戰。對于有可能出現的基坑安全問題，盡量做到提前策劃、提早預防，確保施工過程中安全施工，嚴防安全事故發生也是本工程的重點之一。

2）本工程土方量達到180萬 m3，如何確保土方的有序開挖及外運、保證在土方開挖階段的基坑安全是本工程的重中之重。

2.3 難點

本工程基坑面積大，各階段施工周期長。如何合理安排土方開挖順序、劃分土方開挖區段、設置基坑內施工道路等作業流程是該工程的主要難點。

3 土方開挖施工

3.1 施工區段劃分

3.1.1 總體挖土區段劃分

根據底板后澆帶位置及地下結構總體施工順序，將土方開挖分成6 個大的區段，由西向東分別為Ⅸ區、Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區，除Ⅸ區從北向南分成2 個區段外，其余各區由北向南分成4 個區段進行土方開挖，如圖1所示。

3.1.2 挖土區段細分

由于本工程基坑面積大，為保證地下結構施工階段現場材料的水平運輸，在2-2段處設置寬18 m施工便道（包括臨時材料加工場地），在3-2段處設置寬9 m施工便道，具體位置如圖2所示。

3.2 總體開挖流程

圖1 總體挖土分區

圖2 挖土分區細分

挖土遵循“大基坑、小開挖”的原則，總體開挖采用“環島式”挖土，即各挖土分區先沿基坑邊開槽施工壓頂梁和錨索，再整體開挖土體。將Ⅲ區土體預留（挖至-6.20 m），以Ⅲ區的軸線作為分界線，將本工程基坑分為東、西兩個子基坑進行土方開挖。每個子基坑按照壓頂梁、錨梁的位置分層挖土，共分4 層進行挖土。第1層挖至-4.0 m標高，第2層土體挖至-6.20 m標高位置，第3層挖至-8.90 m標高位置，第4層挖至坑底-11.60 m標高位置。開挖各區南側第4段待1、2、3段全部挖完再行開挖第2層以下土方。

第1層土方開挖總體方向由南向北逐步退挖，由北面4#、6#門出土，3#、5#、7#門進土方空車。

第2層土方開挖：分東、西2 個子基坑開挖，2 個基坑由北向南第2區段先行由中間向兩邊退挖，再開挖其他段。第2區段（Ⅰ-2、Ⅱ-2）開挖時由西面8#大門進、8#大門出，東基坑第2區段（Ⅳ-2、Ⅴ-2）由東面3#大門進、3#大門出。

西基坑第2區段開挖完成后，土方車由10#門進、10#門出，東基坑第2區段（Ⅳ-2、Ⅴ-2）土方車由東面2#大門進、2#大門出。

第3層、第4層土方開挖總體方向同第2層土方。

3.3 開挖施工

3.3.1 降水措施

東面及北面須將坑外地下水位降至-7.50 m后方可開挖土方；基坑施工期間需將坑外水位保持在-7.50 m左右。其余區域須將坑外地下水位降至-9.00 m后方可開挖土方；基坑施工期間需將坑外水位保持在-9.00 m左右。

3.3.2 施工流程

測量定位放線→場內深井施工、降水→測量定位放線、定位→第1層開挖→修坡、排水溝→混凝土護坡、第1道壓頂梁施工→第2層土方開挖→修坡、排水溝→第2道錨梁施工→第3層土方開挖→修坡、排水溝→第3道錨梁施工→第4層土方開挖→修坡、坑內明溝溝通、排水→人工修底并挖出承臺→墊層混凝土澆筑

3.4 土方開挖技術保證措施

1）按規劃的走向確定降水管道敷設及土方挖運走向，避免相互干擾。在土方開挖期間，通過觀察井，對于必要保留的少部分坑內深井外，其余逐步拆除。

2）機械開挖預留20 cm厚度，由人工清槽至設計標高，嚴禁擾動基坑內的原狀土。

3）場地開挖的同時做好了坑內周邊明溝及集水井，充分考慮到暴雨季節的坑內排水，做好抽排水的準備工作，防止坑內地下水過多或降雨集中等造成的積水過多。基坑上口也按設計做好了截水溝及擋水埂，防止雨水下流到基坑內。

4）土方開挖的過程中隨時進行邊坡變形監測，如有異常情況，及時采取措施。

5）土方開挖時，對降水井進行保護，開挖至管井區域時，對距離管井1 m范圍內的土體采取人工挖除形式。

4 結語

本工程通過合理的布置安排，嚴密的過程控制，在土方開挖作業期間，基坑整體形狀良好，外圍支護樁身筆直，無開裂及變形現象發生，無滲水現象。通過合理的土方開挖流程安排，大大縮減了工期，取得了良好的社會效益和經濟效益。