無棧橋板條件下的超大面積基坑開挖施工技術

張建全

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

1.1總體概況

杭州菜鳥網絡智慧產業園一期項目位于杭州市余杭區，東至金星二路（規劃道路）、南至鳳新路、西至科技大道（規劃道路）、北至規劃道路。本工程用地呈四邊形，東西向約長516 m，南北向約長125 m，項目總用地面積約60 412 m2，總建筑面積約229 874 m2，地上總建筑面積151 030 m2，地下總建筑面積53 300 m2。建筑地上最高13層，地下2層。基地北側緊鄰杭州地鐵5號線。

1.2基坑概況

本工程形狀為不規則四邊形，占地面積約60 412 m2；基坑東西長度最長508 m，南北長度最長118 m，基坑周長約1 213 m，基坑面積約56 160 m2。地下1層區域開挖深度約5.0 m，地下2層區域開挖深度約9.2 m。

1.3地鐵車站概況

基坑北側為在建杭州地鐵5號線金星站，基坑邊距離地鐵車站出入口結構外墻邊線最近為2.9 m，距離地鐵隧道結構外墻邊線約為30 m，地鐵車站出入口底板面標高為－9.18 m。地鐵車站圍護為φ800 mm@1 000 mm的鉆孔灌注樁、φ800 mm@550 mm的高壓旋噴樁（圖1）。

圖1 基坑與地鐵車站出入口結構關系剖面示意

1.4圍護概況

本工程地下2層、地下1層與地下2層交界處采用φ800 mm@1 100 mm灌注樁圍護＋φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁止水帷幕，局部采用φ800 mm@600 mm旋噴樁止水帷幕；地下1層采用φ700 mm@1 000 mm灌注樁圍護＋φ850 mm@600 mm三軸攪拌樁止水帷幕，局部采用φ800 mm@600 mm旋噴樁止水帷幕；地下1層坑內隔離樁采用φ600 mm@900 mm灌注樁。圍護樁混凝土等級為C30水下，水泥土攪拌樁采用P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥。

基坑北側中部、南側東部區域采用放坡形式，放坡比例1∶0.8，斜坡采用噴射60 mm厚C20混凝土內配φ6.5 mm@250 mm×250 mm鋼筋網片。

2 難特點分析

2.1可利用場地面積小，交通組織難度大

2.1.1 分析

1）本工程基坑面積大，基坑邊線至東側、西側和北側外墻距離均為2 m左右，土方車輛無法行駛，造成基坑四周道路無法形成環路，增加了土方開挖階段交通組織難度。

2）本工程基坑邊至圍墻間距較小，可利用場地面積狹小，堆場布置難度大。

2.1.2 應對措施

1）土方開挖階段和地下室結構施工階段，基坑北側的分坑利用南側已完成的地下室頂板消防車道作為臨時施工道路，解決了交通組織困難的問題。

2）本工程地下室基坑采取的是分坑先后施工的方案，先施工的基坑利用未開挖的基坑作為場地臨時堆場，后施工的基坑利用已完成基坑的地下室頂板作為臨時堆場，解決了現場可利用場地面積小的問題。

2.2施工進度、文明施工要求高

2.2.1 分析

1）本工程基坑面積大，土方量巨大，且項目北側緊鄰地鐵5號線，在最短時間內高質量地完成地下室施工能對地鐵起到極大的保護作用，因此對項目的施工進度要求高。

2）本工程基坑北側緊鄰地鐵5號線和余杭中學，對文明施工要求極高。

2.2.2 應對措施

1）根據圍護設計要求，本工程基坑采取分坑先后施工的順序進行施工，其中地下2層區域為整個基坑施工進度中關鍵線路的關鍵點，因此縮短地下2層的施工工期，即能更早地完成整個地下室的施工。考慮土方開挖階段，根據支撐位置將第1層土方開挖分成7個小塊，分塊先后開挖，開挖一個小塊后施工該區域的支撐，下個區域土方開挖時進行上一個區域的支撐養護，將支撐施工及養護不作為施工關鍵線路，可縮短基坑的施工工期。第2層土方開挖時，根據后澆帶的位置將第2層土分成8個小塊，分塊開挖，開挖完成一個小塊后施工該區地下室底板，地下區域土方開挖時進行上個區域底板的養護，將底板施工及養護不作為關鍵線路，縮短施工工期。

2）通過市場調研，選擇實力雄厚、具有相應資質的渣土外運單位，并簽訂渣土外運協議，對運輸車輛數量及運輸能力做出明確規定，并通過獎罰等措施確保順利實施。

3）每天派專人負責施工現場的道路清理和進出口車輛沖洗，做到文明施工。

2.3地鐵保護難度大

2.3.1 分析

本工程基坑北側為在建杭州地鐵5號線金星站，基坑邊距離地鐵車站出入口結構外墻邊線最近為2.9 m，距離地鐵隧道結構外墻邊線約為30 m，基坑施工階段的地鐵保護難度大。

2.3.2 應對措施

1）嚴格按照圍護設計要求進行基坑開挖施工，保證各個工序的施工質量。

2）應用信息化設備指導施工，積極協調和配合監測單位，制定詳盡的施工監測方案，合理布點，通過動態監測數據指導施工。

3）按照前文所述方法進行地下2層區域基坑分區，縮短基坑施工工期，減少基坑暴露時間，保證基坑和地鐵的安全。

4）準備足夠的應急搶修物資，一旦發現險情立即補救，保證軌道交通的安全。

3 關鍵施工技術

3.1選擇合理有效的基坑開挖流程

本項目基坑北側緊鄰地鐵隧道及車站出入口結構，基坑邊至地鐵出入口結構最近距離只有5 m，同時整個基坑北側均在地鐵50 m保護范圍內，施工難度極大。

由于本項目基坑與地鐵結構之間的距離十分近，并且基坑對地鐵影響長度范圍達500 m，若采取大面開挖的方式，將造成基坑變形過大而導致地鐵變形報警，出現安全隱患。因此本項目利用鉆孔灌注樁作為分隔樁將整個基坑劃分為11個區塊，各區塊之間互相制約，限制各區塊的開挖時間，保證基坑及地鐵的安全[1-3]。

本項目基坑劃分為11個區塊，分別為1區～11區，其中1區為地下2層，2～11區為地下1層，2～11區均在地鐵保護范圍之內，基坑開挖對地鐵存在較大的安全影響，因此需減少同時開挖的基坑面積，以減小對地鐵的影響（圖2）。

圖2 基坑分區布置

以7區作為中心基坑，2～6區為西側區域，8～11區為東側區域，東、西2個區域互相獨立，在開挖時互不干涉。但東、西2個區內的各區塊基坑互相制約，以抽條開挖的形式進行，并且下一區塊的基坑開挖需在上一區塊出±0 m后方可進行。

以東側區塊為例，10區最先開挖，待10區出±0 m后方可開挖9區和11區，以此類推，相應開挖后續的8區基坑。西側區域受出土路線的影響，無法采取調倉開挖施工。通過研究本項目的地勘報告，2～6區范圍內土層土質較好，主要為黏土及基巖，對基坑變形的影響很小，因此決定采取順坑開挖的方式進行基坑開挖，但必須滿足基坑先后開挖的限制條件，即下一區塊的基坑開挖需在上一區塊出±0 m后方可進行。

上述開挖流程保證了基坑開挖的安全，但極大地延長了整個基坑開挖的時間，對整個基坑的開挖進度造成了影響。考慮到1區處于地鐵保護范圍之外，擬優化1區的開挖方案。根據結構后澆帶的位置，將1區劃分為4個小區，分別為1-1～1-4區，采用流水搭接作業的方式，開挖完成1-1區的第1層土方后，進行1-2區的土方開挖并同時施工1-1區的混凝土支撐，以此類推直至完成1-4區的第1層土方。待1-4區第1層土方開挖完成，1-1區的支撐強度滿足設計要求，可直接進行1-1區第2層土方開挖，從而節省了第1道混凝土支撐的養護時間，相比大面開挖，節約15 d左右的工期。

綜合以上的基坑分區方案，將整個基坑劃分為三大區域施工，一方面保證了基坑和地鐵的安全，另一方面節約了一定的工期，取得了一舉兩得的效果。最終的開挖方案歸納如下：1區→2區→3區→4區→5區→6區→7區→8區→9區、11區→10區。

3.2優化出土方式

本項目位于杭州市余杭區，由于當地交通管制、卸點限制及惡劣天氣等原因，每日外運出土方量有限，無法滿足工期需求。通過研究項目的情況，根據項目自身的場地條件及施工工況，優化了整個項目的土方出土方案，擬采取以土方外運為主、場地內內駁和場地內自消為輔的形式解決出土難的問題。

1）土方外運。本項目土方外運主要以碼頭為卸土地點，單日出土時間為12 h，單日出土量約4 000 m3，在不間斷施工的情況下可滿足項目的施工進度。

2）場地內內駁。本項目工期要求緊，安全要求高，需不間斷地進行基坑施工，土方外運是關鍵點。但由于受到交通管制、卸點限制的原因，無法保證每日的出土量滿足方案工期要求。為保證基坑的施工進度，項目部在場地內設置一個臨時堆土點，此堆土點不影響項目的施工，且臨時堆土量可達4萬 m3，相當于10 d的出土量，在無法土方外運的情況下，保證項目連續施工，確保基坑開挖順暢。

3）場內自消。根據本項目的施工工況，1區為最先施工的區塊，后續區塊基坑開挖時，1區已完成地下室結構，可以進行外墻的土方回填。因此本項目部分基坑開挖的土方可直接用于地下室外墻的回填土方，從而提升了單日出土量，可加快基坑的施工進度。

3.3優化場內出土路線

本項目用地面積很大，但基坑面積占項目用地面積的85%左右，可利用場地面積極小。在基坑開挖過程中，臨時施工道路對土方外運有著極其重要的作用，選擇合理有效的出土路線是保證項目基坑開挖順暢的關鍵點。根據基坑開挖的特點，本項目共劃分為三大區域，根據三大區域的施工工況，分別布置各階段的場內出土路線。

1）1區出土路線。受外圍環境影響，項目只能在南側開設施工大門，且僅有南側可作為臨時硬化道路用于材料堆場及加工場，無法作為出土道路。1區施工階段，2～7區未進行土方開挖，利用2～7區的場地作為臨時出土道路，可覆蓋1區的施工范圍，同時不用占據南側硬化道路，為1區的土方開挖和地下室結構施工提供良好的條件（圖3）。

圖3 1區出土路線

2）2～6區出土路線。本項目2～6區基坑開挖階段，1區雖已完成地下室結構，但由于1區北側為懸挑結構板，無法滿足土方車輛的停泊要求，導致無法直接利用地下室頂板作為出土路線。考慮到2～6區基坑施工為順坑開挖，因此利用2～6區的場地作為臨時出土路線，最大限度地利用未施工區域，為狹小的場地提供更多的施工空間（圖4）。

圖4 2～6區出土路線

3）8～11區出土路線。本項目8～11區基坑直接連接南側硬化道路及大門，因此直接利用未開挖的基坑區域作為臨時出土道路，形成最短的出土路線（圖5）。

圖5 8～11區出土路線

4 實施效果

通過優化基坑開挖方案，科學合理地布置基坑施工流程，順利地完成了整個基坑的開挖施工。同時，本項目基坑和地鐵的安全得到了很好的控制，各項監測數據均在可控范圍內。

5 結語

通過實際施工驗證，本項目的基坑開挖方案成功實施，順利完成了整個基坑的開挖施工，相比原施工計劃提前了3個月左右的工期。同時，在整個開挖過程中，地鐵安全得到了保證，直至基坑施工結束，地鐵沒有出現一次報警，地鐵各項監測數值均在報警值的50%以下，取得了良好的效果，為今后其他同類型工程提供了借鑒。