软土地区超大直径环形支撑深基坑施工技术

苗 培 博

(上海住陆建筑发展有限公司，上海 201206)



软土地区超大直径环形支撑深基坑施工技术

苗 培 博

(上海住陆建筑发展有限公司，上海 201206)

结合上海浦东机场综合保税区公共服务中心(二期)工程的特点，确定了超大直径环形支撑深基坑施工方案，阐述了土方开挖及支撑施工的工艺流程，并归纳了施工中的注意事项，保证了工程建设的顺利进行。

基坑，圆环支撑，土方开挖，围护结构

0 引言

近年来随着国民经济的飞速发展，建设工程的规模越来越大，尤其是在譬如上海等国际大都市。就上海这样的软土地区而言，大规模的建设项目和大面积的深基坑比比皆是。而软土地区的深基坑工程带来的是基坑支撑体系的大量成本投入，也给工程施工带来诸多不便。在这样的背景下，由于混凝土环形支撑有受力均匀合理、充分利用混凝土的抗压强度、基坑无支撑面积率高、节约大量的钢材和混凝土、对土方开挖等施工影响小等优点，使其在各种支撑体系中脱颖而出，备受青睬。但在较大直径和超大直径环形支撑的施工过程中，必须要科学合理的进行施工组织安排、施工布署，才是整个基坑工程安全的关键，本文以上海浦东机场综合保税区公共服务中心(二期)工程超大直径环形混凝土支撑深基坑施工为例，详细介绍了超大直径环形混凝土支撑整个施工流程和关键技术要点。

1 工程概况

上海浦东机场综合保税区公共服务中心(二期)工程位于上海浦东机场综合保税区内B9地块(中国上海自由贸易试验区)，东侧为硕放路，西侧为萧山路，北侧为闻居路，与公共服务中心(一期)隔路相望，南侧为武夷山路。总建筑面积117 165 m2,其中地上部分建筑面积76 303 m2，地下部分建筑面积40 862 m2。地下2层，主要为会议中心、车库及设备用房；地上8层，主要为办公楼、会议中心等。主要结构形式为框架结构，工期为2013年6月～2016年12月。

基坑占地面积约21 000 m2，呈正方形，单边长度约145 m，开挖深度9.6 m，局部电梯井(集水井)落深1.6 m～3.0 m。围护形式采用三轴/五轴水泥土深层搅拌桩止水帷幕、钻孔灌注桩围护内设2道超大直径(每道支撑设两个同心环形支撑，直径分别达119 m和135 m)圆环形混凝土支撑的围护形式(见图1，图2)。

场地土层情况：第①层为填土，层底标高-1.6 m，厚度多在1.10；第②1层为粉质粘土夹粘质粉土，层底标高-3.30 m，厚度1.70 m；第②2层为砂质粉土，层底标高-6.40 m，厚度3.10 m；第③层为淤泥质粉质粘土，层底标高-9.50，厚度为3.10 m；第④层为淤泥质粘土，层底标高-20.00 m，厚度为10.50 m；第⑤层为粘土，层底标高-27.60 m，厚度为7.60 m。

2 工程特点及难点

1)地处自由贸易试验区，周边管线复杂。本工程位于中国上海自由贸易试验区内，属于自贸区重点建设工程，倍受各界瞩目，社会关注度高。从直通自由贸易区高架桥上和已投入使用的一期办公大楼内可一览本工程建设，周边市政道路下的管线密集、错综复杂，给水、电力、通讯等管线距本工程地下室距离最近处仅6 m。若发生管线事故、道路沉降等不良后果，将对自由贸易区建设带来极不利影响。所以本工程的建设地点及建设意义决定了本工程施工形象和基坑安全十分重要，不容有失。科学、合理安排基坑土方开挖顺序和时机，充分利用“时空效应”是控制基坑变形和确保周边环境安全的关键。

2)施工场地狭小，节点工期紧，施工组织难度大。本工程基坑在总计约27 000 m2的基地面积中，基坑覆盖率约占其中的78%，基坑四周紧邻围墙，场地极为狭小，且本工程的建设总工期和节点工期要求极为紧凑，因此在地下室阶段将面临现场场地狭小与地下室结构施工量大需场内提供充裕的材料加工和存储场地的主要矛盾，对大面积展开地下室结构施工有着较大的制约影响。优化施工组织和总平面布置，加强流水作业是解决场地矛盾和保证工程节点工期及总工期的根本。

3)圆环支撑直径超大，真圆度、平整度控制难度大。基坑支撑为二道圆环支撑，内环直径达119 m，施工过程中需分区、分段进行施工，在支撑施工中和土方开挖过程中保证圆环支撑的真圆度和平整度，使支撑系统充分发挥拱效应，避免环形支撑体系出现平面外稳定性问题，是保证基坑施工安全的重点。

3 方案确定

为了在确保工程安全、质量、进度的同时，又相对节约工程造价，整个基坑支撑仅在南侧设置一处栈桥，根据本工程的施工合同、设计文件、相关规范、规程等，并结合工程实际情况，选用保留中心岛，机械车辆入坑挖运土方，按岛式挖土、分区、分块、对称平衡的原则进行土方开挖及跟进支撑施工和后续的各道工序施工。

4 施工布署及工艺

4.1 施工布署

1)根据施工合同等文件编制科学、合理的施工总进度计划及节点进度计划；2)根据各分项工程的工程量、施工进度要求、机械台班产能，配备相应的机械、设备；3)根据各分项工程的工程量和劳动力定额配备相应的劳动力；4)根据机械、设备配置，配备足够的临时供电、供水资源；5)根据工程进度计划编制相应的材料供应计划；6)做好各项施工准备工作。

4.2 主要施工流程

1)施工总体流程如下：

三轴/五轴水泥土搅拌桩→围护墙钻孔灌注桩→三轴桩与围护钻孔桩间压密注浆→坑内钻孔灌注(型钢立柱)桩→落深部位双轴搅拌桩围护墙→落深部位高压旋喷注浆封底→环梁支撑部位真空泵深井预降水→第一道支撑区域挖土(留岛)→第一道支撑施工→第二道支撑区域挖土(留岛)→第二道支撑施工→中心岛土体卸土→底层土方开挖→底板结构分块施工→换撑、传力带施工→拆除第二道支撑→地下2层结构施工→传力带、换撑施工→拆除第一道支撑→地下1层结构施工→防水、回填土→上部结构施工。

2)土方开挖及支撑施工流程:

本工程总计土方量约21万m3，为充分利用“时空效应”，尽快形成支撑，土方共分五次开挖，土方开挖遵循“分层、分块、对称、限时开挖、浇筑垫层、及时跟进支撑或裙边底板”的原则。

第一次开挖仅开挖第一道环形范围内支撑底标高以上土体，分区、分块、对称、跳仓开挖并跟进支撑施工，开挖厚度1.6 m，占总挖深的16.6%，土方量约1万m3，仅占总土方量的4.7%；第二次开挖仅开挖第二道环形支撑范围内支撑底标高以上土体及相应工作面土体，分区、分块、对称、跳仓开挖并跟进支撑施工，开挖厚度达5.025 m，占总挖深的52%，土方量约6万m3，仅占总土方量的28.6%；第三次开挖为挖除3.6 m厚中心岛留土,对基坑结构基本无影响，土方量约4万m3，占总土方量19%；第四次开挖基坑裙边底板区块的土体，分区、分块、对称、跳仓开挖并跟进基坑裙边底板结构施工，挖土厚度约3 m，占总挖深的31%，土方量约3.5万m3，仅占总土方量的16.7%；第五次开挖中心区域底板土体，分区、分块、对称、跳仓开挖并跟进中心区域底板结构施工，对基坑结构影响较小，挖土厚度3 m～6 m，土方量6万m3，占总土方量的28.6%。

总体土方开挖剖面示意图见图3。

3)施工注意事项:

a.在施工放样时，采用坐标法对圆环支撑各轴线点进行逐一定位，高程引测采用闭合高程引测进行平整度控制，圆环支撑的中心轴线水平(垂直)定位偏差控制在±5 mm以内，累计偏差控制在±10 mm以内。圆环支撑施工完成后在内圆环支撑上均布16个水平位移监测点,利用均布在相应位置立柱上的沉降监测点，对圆环支撑进行监测，监测频率按1次/d(基坑开挖阶段)、1次/3 d(大底板完成后)，若有异常情况时适当提高监测频率。监测警戒值水平位移按日变化量不小于3 mm/d累计不小于30 mm，沉降按日变化量不小于2 mm/d累计不小于30 mm设置与支撑轴力监测同步，若有异常情况时适当提高监测频率。

b.土方开挖采用台式(岛式)开挖，中部岛状土体高度不大于6 m，在大于4 m处采用二级放坡，每级放坡高度不大于3 m；根据地质情况，临时边坡留置坡度控制在1∶1.5～1∶2.0左右。第二次挖土边坡示意图见图4。

c.对中心岛留置时间较长的临时边坡进行稳定性验算。

稳定性计算结果：安全系数γRZ=1.31，满足相关规范要求。

5 结语

本工程自围护结构施工至地下结构完成,共历时6个月,由于本工程施工组织安排合理，各施工工况、工序间搭接、衔接紧凑有序,充分利用了环形支撑受力均匀合理、充分利用混凝土的抗压强度、基坑无支撑面积率高等优点，加快了各层土方开挖、支撑体系和主体结构施工进度，严格实施过程控制和验收的各项制度，在整个基坑及地下结构施工过程中通过第三方专业监测单位进行实时监测,基本未出现围护变形、支撑轴力等报警，周边道路、建(构)筑物、管线的沉降、变形等累计值均符合规范和设计要求，为本工程能在确保安全的前提下保质保量如期完成施工任务打下坚实的基础，为工程总进度节约了近3个月。通过本工程的成功实践，为同类工程施工积累了施工经验，提供了参考依据。

On construction technique for super-large diameter ring support deep foundation pit in soft soil areas

Miao Peibo

(ShanghaiZhuluArchitecturalDevelopmentCo.,Ltd,Shanghai201206,China)

Combining with the features of the public service center (the Second Phase) project of the comprehensive bonded zone in Pudong Airport in Shanghai, the paper identifies the construction scheme for the ultra-large diameter ring support deep foundation pit, illustrates the craft procedure for the earthwork excavation and support construction, and sums up the precaution in the construction, so as to ensure the operation in the engineering construction.

foundation pit, ring support, earthwork excavation, enclosure structure

1009-6825(2017)06-0092-03

2016-12-14

苗培博(1983- ),男，工程师

TU463

A