相鄰基坑合并施工圍護體系優化實踐總結分析

陸鑫振（中交第三航務工程局有限公司， 上海 200030）

目前，隨著城市化進程的加快，地下空間開發力度進一步加強。在既有道路、建筑物周邊進行基坑開挖成為工程領域新常態。李成虎通過對兩個基坑進行同步開挖互相影響分析中得出結論，即相鄰基坑同步開挖，卸荷會對周圍地面沉降、坑底隆起、支護樁水平位移產生影響[1]。基坑間距不同，基坑開挖性狀亦不同，所以相鄰基坑同步開挖存在較大隱患，一般相鄰基坑采用“先淺后深”的原則。上海軌交12 號線國客中心站[2]項目遵守該原則，通過分析和實測，變形處于可控并呈現一定規律。

浙江省杭州市杭州南站西廣場工程原設計圖紙同樣為相鄰基坑，但不能簡單從技術角度分析開挖方式，應考慮前期設計為征拆遷存在不確定性及工期受限的邊界條件。西廣場分為廣場、酒店兩個基坑，并分步實施開挖，但隨著征拆遷順利完成，雙基坑成為非必須。通過對比工期及投資額，發現對兩基坑合二為一進行施工的方案優于原方案。本文將對新舊方案進行闡述并分析，同時對實踐效果進行總結。

1 工程概況

鐵路杭州南站綜合交通樞紐東西廣場工程由東、西廣場組成，占地總面積 13.6 萬 m2，其中東廣場 9.8 萬 m2、西廣場 3.8 萬 m2。西廣場圍護結構設計期間考慮到酒店區尚存在舊建筑待征拆遷，且存在不確定性；廣場區必須滿足 2017 年6 月 30 日站房開通的要求（開工時間為 2016 年4 月 18日），為避免征拆遷影響該工期節點，設計方案將西廣場基坑分為酒店區和廣場區 2 個基坑（深度 8 m）。原設計邊界條件概況圖，見圖 1。

圖1 原設計邊界條件概況圖

2 兩版方案對比分析

施工單位開工初期，酒店區征拆遷工作完成，此時圍護圖紙已出具完整并經圖審。由于工期緊張，項目公司組織各方討論兩基坑合并為一的可行性及優缺點。原設計方案中，西廣場基坑采用鉆孔灌注樁+止水+盆式開挖+中心島支撐（混凝土腳撐）形式。原方案西廣場基坑支撐平面圖，如圖2 所示。

從圖 2 可以看出，廣場所有基坑陰角均采用鋼筋混凝土板撐+水平支撐的方式進行支撐體系加強，而中心島支撐采用 φ 609 16 型鋼支撐，同時配合混凝土腳撐。根據該方案，土方開挖完畢后，將進行地下結構施工，并在結構側墻上設置鋼倒撐，如圖 3 所示。

圖2 西廣場基坑支撐平面圖

圖3 西廣場基坑鋼倒撐平面圖

鋼倒撐設置完畢后，采用 2∶8 灰土進行基坑圍護與結構外墻間的土方回填，壓實度 ＞ 0.95，調整鋼倒撐軸力，再進行地下室 1 層頂板施工；待強度達到設計要求，再將鋼支撐拆除。基坑支撐剖面圖，如圖 4 所示。

圖4 基坑支撐 1-1 剖面

酒店基坑采用鉆孔灌注樁+止水+ 1 道混凝土內支撐的方案，如圖 5 所示。

待酒店基坑上排水所拆除完成后，便可施工該區域內鉆孔灌注樁、止水帷幕及支撐。當廣場基坑施工至地下 1 層頂板，并完成換撐后，可進行酒店基坑的土方開挖。開挖至設計標高后，進行主體結構施工，并在結構墻上設置鋼倒撐。隨后進行基坑圍護與結構外墻間的土方回填。當鋼支撐滿足軸力要求時，開始拆除第一道混凝土支撐，酒店基坑圍護結構剖面圖如圖 6 所示。

圖5 酒店基坑支撐圍護結構平面圖

圖6 酒店基坑圍護結構剖面圖

原方案 2 個基坑先后施工，施工周期較長，現酒店基坑具備施工條件，項目公司提出將 2 個基坑合并為 1 個基坑施工的提議。經過設計院的優化及各參建方的協調溝通，并組織了專家評審，最后針對西廣場 2 個基坑合二為一的方案進行了變更設計，如圖 7 所示。

圖7 西廣場基坑支撐平面圖（變更后）

從變更后的方案中，可以看出，廣場基坑棧橋采用1200 mm× 1000 mm 主梁、600 mm× 600 mm 聯系梁進行支撐，酒店基坑主撐采用 1000 mm × 1000 mm 主梁、600 mm× 600 mm 聯系梁進行支撐，跨度小的區域采用 800 mm × 800 mm 的主梁、600 mm× 600 mm的聯系梁進行支撐。施工棧橋主要作為零星材料堆場及施工人員通行，所以只設計了 200 mm 的板厚，以節省投資。對比原方案，圍護結構中主要取消了廣場基坑與酒店基坑 1 排 93 m 的1000@1200 鉆孔灌注樁，取消了廣場區域的斜拋鋼支撐，并改成 1 道混凝土棧橋+混凝土支撐的支護結構。酒店基坑的支護結構并未發生變化。廣場區域基坑剖面圖，如圖 8 所示。

圖8 西廣場圍護結構剖面圖（變更后）

由圖 8 中結構可以看出，廣場基坑區域的施工順序為：支撐結構的施工→分區域進行土方開挖至底標高→底板及內部結構施工→施工至頂板后再進行換撐→鑿除第一道混凝土支撐。該方案不僅實現了與酒店基坑同時開挖的目的，而且西廣場支撐的標高高于地下一層頂板的標高，使得地下結構可以連貫施工，減少了基坑暴露的時間，降低了風險。

3 方案實施控制點

（1）基坑開挖需有序開展。雖然基坑深度不深（約8 m），但要一次性開挖到底部，依然存在風險，所以在開挖過程中做好監測工作，并制定應急措施。土方開挖遵循“收底一塊、及時封底”的原則。

（2）控制好廣場區域第一道支撐的標高， 確保支撐標高高于頂板標高。此外，支撐的拆除采用切割工藝，必須吊離頂板后，才能進行鑿除。

（3）廣場區棧橋板由于只能承受 0.4 kPa 的壓力，所以不得上重車，主要作為零星材料的堆放及作業人員行走通道。

（4）圍護結構與地下室外墻結構間的回填應嚴格按照設計方案實施，支撐的拆除一定要在換撐后進行。

4 變更后方案實施效果

施工工序上，由于原方案要先行實施西廣場基坑，再實施酒店基坑，屬于相鄰基坑的施工，存在先后順序。變更后方案中，采用合并為一個基坑的方式進行施工。由于基坑較大，采用多點開挖的方式進行，所以在西廣場區域布局 3 個開挖點，在酒店基坑布局 2 個開挖點。在底板施工上，亦遵循“收底一塊、及時封底”的原則，確保最短基坑暴露時間。由于在廣場區域采用了支撐標高高于頂板的設計方案，讓地下結構一氣呵成，節約了工期。當地下室頂板完成后，采用靜力切割方式拆除支撐，進一步加快進度。

經測算，變更后方案較原設計方案節約工期約 3 個月，也減少了工程投資額。經第三方審計，新版方案最終節約488 萬元。

5 結 語

雖然該工程“兩坑變一坑”的設計變更方案本身無太大的施工難度，但針對原方案設計圖紙完成，現場樁基施工開始的情況進行變更，存在設計時間緊迫、各方協調難度大、圖紙再審批流程煩瑣等困難；在技術方面，也必須盡可能地考慮安全和工期的因素，所以并不能簡單將 2 個基坑視為 1個基坑考慮，還需在 1 個大基坑體系下考慮局部受力的平衡性，如增加混凝土板撐。最終該設計方案實現了在縮短了工期的情況下，還節約了投資，為項目取得雙重效益。因此，該工程在原本工況改變的情況下，“兩坑變一坑”的理念及設計方案對于同類型項目存在一定的借鑒意義。