部分逆作結合中心島開挖方式的超大深基坑圍護與施工

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 工程概況

1.1 工程總體概況

佛山市東平廣場項目工程位于佛山新城核心地段，地下4 層，地上5 層裙房，裙房上部分布10 棟超高層塔樓，塔樓高度在170～260 m。總用地面積8.04萬 m2，建筑面積約70萬 m2，集交通樞紐中心、住宅、商業、辦公、酒店于一體，是華南唯一雙地鐵、雙輕軌上蓋綜合體（圖1）。

圖1 佛山市東平廣場效果圖

本工程基坑面積約52 000 m2，采用分階段開發，挖土深度約為21 m，局部電梯井開挖深度達26 m以上。

1.2 工程水文地質概況

地基土的構筑與特征為：①人工填土層；②沖積土層（②1淤泥、②2粉質黏土、②3粉細砂、②4淤泥質土）；③基巖（③1強風化泥巖、③2中風化泥巖、③3微風化泥巖）。整個基坑內土體分布錯綜復雜。地下水位埋深0.50～1.00 m。在砂性土層發育的地段地下水水量較豐富；基巖中含少量裂隙承壓水。工程所在地雨水充沛。

1.3 基坑周邊環境概況

工程南側緊鄰水系（近連珠江水系主要支流——東平水道）；西側及西北側為在建佛山地鐵3、6號線車站；北側為城市主干路；東側為辦公場地，場地較為開闊。基坑周遍范圍除北側主干路下方有雨污水管外，其他范圍普遍無地下管線。

2 基坑圍護總體設計

2.1 基坑支護結構的總體設計

針對上述工程難點，對本工程5.2萬 m2的基坑，采用周邊局部逆作法+中心島法施工的圍護設計與基坑施工技術。

總體的設計思路為：基坑上部2.5～3.5 m采用天然放坡或噴錨網的支護措施（止水帷幕采用單排φ550 mm＠350 mm深層攪拌樁），采用厚1 000 mm地下連續墻的支護形式（地下連續墻既作為支護結構，同時也作為地下室的永久結構），在基坑中部制作中心島，部分采用內支撐順作法，部分采用逆作法先后施工負一層、負二層、負三層板及底板，順作法施工負一層地下室及地上結構。在基坑不同開發階段形成不同形式的支護體系[1-3]。

第一階段開發施工逆作區：利用鋼花管、土釘、旋噴樁加固反壓土+逆作法板帶作為5 萬 m2的基坑支護體系。第二階段開發施工中心島區域：利用混凝土支撐+中心島結構+逆作法結構作為基坑支護體系。第三階段開發施工反壓土區：利用三期永久結構+中心島結構+逆作法結構作為基坑支護體系，最終完成整個基坑的開發。基坑圍護支撐體系如圖2、圖3所示。

圖2 圍護支撐體系1

圖3 圍護支撐體系2

2.2 支撐體系

1）基坑逆作法區支撐體系：以逆作法板帶和臨時鋼斜撐為水平支撐，以抗側剪力墻、鋼管柱+樁基為豎向支撐（圖4）。

圖4 靠近地鐵處逆作結構及圍護支撐剖面示意

2）基坑反壓土區支護體系：1∶3兩級放坡，坡面掛鋼筋網噴厚100 mm的C20混凝土+打入式注漿鋼花管，坡腳施打寬3.7 m格柵型布置的深層攪拌樁，樁底至強風化巖面，內插φ140 mm×3 mm 微型鋼管樁（隔樁布置），入巖不小于1.0 m。坡腳攪拌樁外側設3 道土釘并掛鋼筋網噴混凝土（圖5）。

圖5 基坑反壓土區支護剖面示意

3）基坑反壓土區與逆作法區交界處支護體系：采用三級垂直放坡。第一、二級放坡交界面處采用深層攪拌樁+微型鋼管樁+土釘（入巖5～8 m）+掛鋼筋網噴混凝土；第三級坡采用鉆（沖）孔灌注樁（φ1 000 mm@1 500 mm）+深層攪拌樁（φ800 mm@600 mm）+預應力錨索的支護結構（圖6）。

圖6 逆作法區與基坑反壓土區交界處支護剖面示意

3 中心島結合局部全逆作的深基坑挖土施工

由于整個基坑分三大區域，工程分多期開發，把土方開發分為兩大階段進行施工。第一階段為逆作區、中心島區域土方開挖及反壓土區修坡；第二階段為反壓土區域土體開挖[4-6]。

3.1 第一階段土方開挖

3.1.1 逆作法施工區域土體分層開挖概況

逆作區土方開挖施工沿深度方向分為4 層：

第1層：負一層樓板以上的土體（標高為負一層板面標高-樓板厚度-770 mm以上的土體，下同）；

第2層：負一層樓板與負二層樓板之間的土體；

第3層：負二層樓板與負三層樓板之間的土體；

第4層：負三層樓板以下的土體。

3.1.2 逆作法施工區域土體開挖平面分塊及順序

逆作法區域有：A、B棟塔樓及裙房區域地下室，C棟裙房區域地下室以及基坑西側、北側靠近地下連續墻的約20 m帶狀區域（按后澆帶劃分為4 塊），將其分別定義為：A區、B區、C區、逆作法1～4區。

根據施工特點和開發要求，每層土體平面開挖順序按照如下流程進行： A區→B區→逆作法1區、C區→逆作法2區→逆作法3區→逆作法4區。

3.1.3 第一階段反壓土區域土體開挖及支護施工順序

逆作法區域土方開挖施工的同時（中心島土方開挖之前），在反壓土頂部，根據土釘（注漿鋼花管）的間距逐層開挖土體，逐道施工注漿鋼花管和護坡混凝土面層。直到每個挖土階段厚度范圍的圍護注漿鋼花管和護坡混凝土面層施工完畢，為中心島土方開挖創造條件。

3.1.4 中心島區域土體開挖順序

每層土方開挖時，待逆作法區域主控土方開挖施工完畢，反壓土區相應深度范圍的土層加固完成后，進行中心島區域土方開挖。從臨時施工道路一側開始挖土，逐漸向反壓土區域推進。利用中部出土坡道出土，完成相應層的中心島土方開挖（圖7）。

圖7 第一階段土方開挖平面部署示意

3.2 第二階段反壓土區域土體開挖

當逆作法區域、中心島區域地下室結構完成后，對反壓土區域土方進行開挖。在基坑南側無支撐阻擋的位置設置長臂挖機，每層土方由挖掘機翻運至鄰近長臂挖機作業區域，由長臂挖機將土方直接從坑內掏出至土方車后外運[7-9]。

3.2.1 反壓土區域土體開挖分塊

第二階段土方開挖，將整個反壓土區平面分為兩大主控工期區域：

第一主控區域包括支撐1區、支撐2區、支撐6區、出土區域1和出土區域2；

第二主控區域包括支撐2區、出土區域2、支撐3區、出土區域3、支撐4區、出土區域4和支撐5區。

3.2.2 反壓土區域土體開挖施工

第一主控區域：先進行出土區域1和出土區域2的土方開挖施工，然后進行支撐1區、支撐2區、支撐6區土方開挖；其中，支撐1區和支撐6區土體翻運至出土區域1中，支撐2區土體翻運至出土區域1和出土區域2中，然后利用設置在基坑邊上的長臂挖機直接把出土區域內的土方裝在土方車中外運。

第二主控區域：先進行出土區域3和出土區域4的土方開挖施工，然后進行支撐3區、支撐4區、支撐5區的土方開挖；其中，支撐3區土體翻運至出土區域2和出土區域3中，支撐4區土體翻運至出土區域3和出土區域4中，支撐5區土體翻運至出土區域4中，然后利用設置在基坑邊上的長臂挖機直接把出土區域內的土方裝在土方車中外運，如圖8所示。

圖8 第二階段土方開挖平面部署示意

4 結語

通過對部分全逆作結合中心島的基坑圍護設計與施工技術在東平廣場超大深基坑的應用，總結了一些經驗和措施，成功解決了分期開發、緊鄰水系和在建地鐵的超大深基坑在圍護設計和施工方面的技術難題，大大提高了前期項目的開發速度。在部分全逆作的超大深基坑圍護設計和基坑施工方面積累了經驗，為類似工程提供了借鑒。