填海區軟基超大型基坑土方開挖及降排水施工技術

王振江，雷順詳，李晨光

（中建一局集團第二建筑有限公司，北京 102600）

1 工程概況

該項目位于深圳市寶安機場以北、空港新城南部，為西部沿江新城（一期）土地整備區。項目占地面積125萬m2，總建筑面積158萬m2，由一條1.8km長的中央通廊將兩側的16個2萬m2展廳，1個5萬m2、2個2萬m2的多功能廳，2個登錄大廳，1個接待大廳串聯而成。

項目周邊已建成海上田園，東側以舊工業廠房和城中村為主，西側主要為填海區，北側為會展二期用地。項目整體周邊場地開闊，距離已有建筑物較遠，但在會展中心周邊有河道治理、配套商業、地鐵、市政路、綜合管廊等項目與會展中心同期進行，對施工交通組織影響較大。

2 工程水文地質條件

2.1 水文條件

場地地下水類型主要有第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，其中第四系孔隙潛水主要貯存于人工填土層中的雜填土和填石層，以及海陸交互相的粉細砂、中粗砂和礫砂層中。場地地下水埋深較淺，為0.30～3.20m，高程為-5.550～-1.800m（相對標高），平均埋深0.55m，平均高程-3.550m（相對標高），鉆孔內水位變化不大，落潮時鉆孔水位高于河水位，漲潮時與河水位基本持平，地下水受潮汐影響鉆孔水位漲幅為0.09～0.15m。填土層為河水與堤岸地下水聯系的主要通道。基巖裂隙水主要賦存于弱～微風化混合花崗巖裂隙中；接受上覆孔隙潛水和地下徑流補給。其富水性及導水性受斷裂構造控制，具各向異性，不排除局部破碎帶有地下水量較大的可能。

2.2 地質條件

工程區內原始地貌主要為河涌、溝渠、魚塘和灘涂，后經填海形成現狀陸域。勘察結果表明，場地土體構成如圖1所示。其中1層地下室基坑底部分位于素填土上，部分位于淤泥上；2層地下室基坑底大部分位于淤泥上，局部位于人工填土、粉質黏土、黏土上。

圖1 土層剖面

3 基坑支護設計

地下2層區域為中廊及登錄大廳，基坑支護采用雙排支護樁加混凝土內支撐，其中前排為葷素咬合樁，后排為葷樁，樁徑均為1.2m；基坑內共設置28道對撐，6道Y形撐和11道角撐。地下1層區域為汽車坡道，支護采用雙排管樁及鋼板樁支護，邊坡采用鋼筋結合噴混凝土方式。基坑支護平面如圖2所示。

圖2 基坑支護平面

4 土方工程概況

本工程土方開挖主要集中在中廊、南北登錄大廳及與地鐵連接通道區域（見圖3），自然地面設計標高-2.900m，現場實際標高-2.900～-2.700m，土方開挖方量以-2.900m計算，坑底標高為-12.600m，總計約362萬m3。

圖3 土方工程概況

5 降排水措施

深圳市每年4—9月為雨季，年降雨量約1 933mm，項目開工時正處雨季，其中土方開挖階段為降雨量最大階段。

5.1 基坑外部排水系統

展廳之間支路兩側設置支排水溝，東西2條主干道內側設置主排水溝，基坑頂邊設置排水溝和集水坑，用于截住外部來水和抽排基坑內水。集水坑內水抽排至支路排水溝后，經三級沉淀池處理后匯入主排水溝，主排水溝內積水匯入場外河涌（見圖4）。

圖4 基坑降排水布置

5.2 基坑內部排水系統

1）土方分層開挖時，沿坑底設置截面尺寸500mm×500mm排水溝，排水溝每隔30m設置1個1m深的臨時集水坑，并放入水泵。開挖過程中如遇含水量較大時回填碎石和回填砂石，提前設置5m深疏干井，將土層水排出后再進行土方開挖。

2）在底板下石粉換填層設置盲溝，橫縱間距18m，基坑底積水匯集到盲溝后，分為2條排水路徑：①盲溝與后澆帶交匯處設置集水坑，坑內布置潛水泵進行抽排水；②基坑周邊設置集水井，間距36m，盲溝積水排入集水井，集水井內水抽排至坑頂排水溝內。

6 土方開挖及內支撐施工部署

6.1 總體施工部署

本工程總占地面積約125萬m2，樁基單位根據其施工部署，對樁基完成場地分片移交。為降低項目施工組織難度，同時滿足建設工期要求，在土方開挖過程中，采用“分區作業，區間平行”的施工組織理念，將場地劃分為7個片區平行組織施工，如圖5所示。

圖5 土方工程分區

在場內外交通方面，為保證土方開挖期間車輛的正常通行，沿展廳之間設置8m寬的支路，沿場地四周設置16m寬內環路，與場內支路相連。場地外側設置4條鋼棧橋，如圖6所示，其中1，2，3號鋼棧橋寬17m，4號鋼棧橋寬8m。鋼棧橋與場內環路相連，其中1，4號棧橋土方運往伶仃洋海邊，2，3號棧橋土方運往東莞虎門。

圖6 場內交通布置

6.2 施工組織

該項目土方開挖屬于混凝土內撐的基坑開挖，各區域在“分區作業，區間平行”的基礎上，嚴格遵守“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的規定。開挖主要工序流程為內撐區域素填土開挖→內撐施工、養護→無內撐部位素填土開挖→無內撐部位淤泥開挖→內撐下方淤泥開挖。總體施工工序共分3個階段，如圖7所示。

圖7 階段開挖立面

1）第1階段 開挖至內支撐底，開挖深度3.1m，第1層1.6m，第2層1.5m，再進行內支撐施工。

2）第2階段 內支撐底部土方開挖，開挖深度4.0m（保證內支撐底部能行車），分2層開挖，每層2.0m；遇到淤泥時，分層厚度不大于1m。

3）第3階段 開挖深度2.6m（包含1.5m石粉換填），分2層開挖，第1層1.1m，第2層1.5m，再進行底板施工。

6.3 基坑開挖

因該項目基坑占地面積較大，以B2中廊施工段為例進行說明。該項目各施工段開挖方式基本一致，占地面積約1.4萬m2，開挖深度9.7m，挖方量約13.4萬m3。內撐采用混凝土大跨桁架式內撐，同時桁架下方（部分在上方）設置混凝土板，以增大桁架剛度。B2中廊區域共3道對撐，內撐施工工作量較大，占用工期較長，在土方開挖初期，應優先保證內撐區域的表層填土開挖。同時，開挖范圍應比桁架內撐寬度外擴4m，以保證內撐施工時具有足夠的作業面。

6.3.1 第1階段：內支撐之間表層素填土開挖

將B2中廊區域以中間內支撐為界限，劃分為A1，A2兩個區塊，每塊平行施工。采用“中心島式”開挖，先開挖坡道底下的土，隨后挖掘機向基坑內側行進，及時出土，運土車輛通過臨時坡道進入基坑內。開挖過程分2層開挖，第1層開挖深度1.6m，第2層開挖深度1.5m；每層作業完畢后及時沿坑邊設置臨時排水溝及集水坑，如圖8所示。

圖8 第1階段土方開挖順序

由于B2與相互鄰施工段B3樁基移交時間相差5d，B2與B3交接區域開挖時采取放坡形式，坡度1∶1.7；邊坡支護采用8@200×200，長1m的鋼筋結合噴射C30混凝土（100mm厚）的方式，在坡頂設置防護欄桿確保施工安全。當相鄰兩區域移交時間大于15d時，采用鋼板樁支護，確保土方開挖安全。

6.3.2 第2階段：內支撐板底土方開挖

A1和A2采用“中心島式”開挖，先開挖坡道底下的土，隨后挖掘機向基坑內側行進，及時出土，運土車輛通過汽車坡道進入基坑內。開挖過程分2層開挖，第1層開挖深度2m，第2層開挖深度2m，遇到淤泥時，分層厚度不大于1m。內支撐底部土方開挖須待內支撐達到設計要求強度的80%及相鄰區段內支撐形成后方可開挖，如圖9所示。

圖9 第2階段土方開挖順序

6.3.3 第3階段：土方及淤泥開挖

坡道沿前排支護樁設置，第1層采取逐漸向坡道退挖的方式進行開挖，開挖深度1.1m；此過程進行A2坡道挖除，保留A1坡道。基坑內采取回填磚渣并鋪設鋼板形成施工道路和挖機操作平臺的方法進行挖掘。第2層超挖1.5m為換填深度，必要時可采取挖機倒運淤泥方式運至坡道附近裝車，待換填完畢挖除A1坡道。如圖10所示。

圖10 第3階段土方開挖順序

7 結語

本工程屬于超大面積基坑土方開挖施工，場外設置鋼棧橋、場內設置16m寬主路及8m寬支路，滿足土方開挖及結構施工需要。由于土方開挖量大，工期緊，將基坑分為7個大區平行施工，確保超大面積深基坑開挖工作順利進行。同時基坑施工中采用信息化施工手段，隨時監測基坑的各項受力、變形數據，及時分析、調整施工方案，確保超大面積深基坑工程安全穩定施工。