上海建工五建集团有限公司上海普陀区200063
摘要:本文结合森兰国际七、八期(D1-4)新建工程现场实际情况,浅析大型深基坑土方开挖技术的实施及施工现场管理采取的措施带来基坑开挖的完全、快速等工程实际效果。
关键词:深基坑;土方开挖;时空效应;现场管理
1引言
森兰国际七、八期(D1-4)新建工程基坑面积44200m2,总延长约为1028m,普遍开挖深度11.85m,属于较大深基坑施工,具有一定的风险性。本文浅析大型深基坑土方开挖技术的实施及施工现场管理采取的措施带来基坑开挖的完全、快速等工程实际效果。
2工程概况
本工程于上海浦东新区森兰外高桥D1-04地块,北临洲海路,西临张扬北路。工程西北侧为轨道交通6#线高架区间,西南侧距6#线洲海路站约100m。
本工程总用地面积51073m2,总建筑面积293602m2,其中地上建筑面积205477m2,地下建筑面积88125m2。拟建设2栋商业办公建筑,地上塔楼17层,地上裙房4层,地下2层。
3围护设计概况
地下二层,基坑总面积约44200m2,总延长约为1028m,普遍开挖深度11.85m。
本工程采用顺做法施工,采用排桩结合止水帷幕进行维护,基坑水平向设置两道水平支撑系统,第一道支撑结合施工栈桥进行布置,竖向受力构件采用钻孔灌注内插角钢格构柱形式。
工程将基坑由北向南分为A区、B区、C区,分区桩采用Ф900@1100钻孔灌注桩,两侧均设置止水帷幕。围护体系普遍侧采用Ф950@1150钻孔灌注桩结合Ф850@600三轴水泥搅拌桩止水帷幕进行围护。
4工程难点
本工程基坑面积约44200m2(分区施工后较大的A区基坑面积约21000m2),普遍开挖深度约11.85m,西北侧与轻轨高架相邻,东侧20m为历史保护性建筑“杨氏民宅”,对基坑变形控制要求高。
基坑总挖土方量约53万m3,开挖深度范围内以的③层淤泥质粉质粘土(该层平均厚达10m左右),该类土土质软弱,灵敏度高,粘聚力低、渗透性强,基坑开挖时易产生流变现象导致变形增加。且由于基坑面积大、开挖深度较深,大范围卸载后易产生回弹,影响基坑稳定。同时施工现场场地狭小,基坑施工挖土过程中的施工组织难度,是本工程实施的关键。
5土方开挖具体实施及技术保证措施
5.1开挖原则
(1)考虑到本工程的重要性及基坑本身面积较大且深度较深,为确保基坑本身及周边环境的安全,通过与业主、设计沟通,土方开挖顺序为:第一层土方开挖结束后,A、C区进行第二层、第三层土方开挖,待A、C区地下结构出零后再进行B区第二层、第三层土方开挖及地下结构施工。
(2)基坑开挖遵循先撑后挖的原则,对称、分层、分块、限时进行。利用时空效应原理,尽量减少基坑无支撑的暴露时间,严格控制基坑变形。A区为环撑,采用中心岛式开挖,以便最短时间内形成支撑;C区为对撑,采用盆式开挖,以便主要方向的对撑及早形成。
(3)通过布置深井疏干井降水来加固基坑内和坑底下的土体,同时提高坑内土体抗力,从而确保施工安全,并减少坑底隆起和围护结构的变形量。
(4)针对挖土工程量巨大,首先配备足量的挖土施工机械,保证土方开挖多点同时展开,加强协调,理顺周边关系,确保不间断的挖土出土;基坑开挖至至底后,后续工程及时跟进,尽快施工底板,抵抗坑底隆起变形。混凝土支撑拆除时,制定合理的拆除流程,控制基坑变形。
(5)基坑边设挡水坎,杜绝地表水流入坑内;开挖过程中在坑内建立明排水系统,并配备足量的抽水泵,将积水及时抽出。
(6)加强地下施工时的监测力度,实现信息化施工。编制基坑抢险预案,一旦变形过大产生围护渗水,立即进行注浆加固等措施。
5.2具体开挖方法
1、第一层土方开挖:
第一层土方开挖从自然地坪挖到第一道支撑底,挖深2.2m,第一层土方量约104094m?。A区、B区、C区同时开挖,详见附图。
C区首层土方开挖平面图
2、第二层土方开挖及第二道支撑施工:
当第一道支撑的砼强度达到设计强度要求后,可以进行第二层土方开挖;自第一道支撑面挖到第二道支撑底,挖土深度约5.80m,分两层开挖,土方开挖量约259127m?,A、C区先挖,B区在两侧地下室出零后再行开挖。
基坑第二层土方开挖明细表
A区第二层土分成5个大区块,18个小区块,采用中心岛式开挖,先挖支撑下土,后挖中心区域土,支撑下挖土顺序为A-1~A-2~A-3~A-4,设置8个挖土点,约7天开挖完成,有一定工作面后立即进行支撑施工,A-5区域待支撑完成后开挖,约5天开挖完成。
开挖A-5区域中心岛土方时,设置两条坡道(宽14m,坡道坡度1:10,坡道两侧打9m深的钢板桩),开挖时撩取土质较好的土进行填坡,夯实后上铺钢板,土方车辆及挖土机械从此坡道下去开挖。
3、第三层土方开挖及第三道支撑施工:
当第二道支撑的砼强度达到设计强度要求后,可以进行第三层挖土,自第二道支撑底挖到第三道支撑底,挖土深度3.85m,土方量169294m?。第三层土方根据后浇带分块开挖,垫层随挖随浇,随后逐个挖出落深坑。A、C区同时开挖,B区在两侧地下室出零后再行开挖,各块基础底板及相关工序及时跟进施工,确保基坑稳定,详见附图。
土层区块开挖底标高层厚(m)挖土方式挖图流向土方量(m3)挖土点(个)工期(天)
A区第三层土分成5个大区块,12个小区块,土方量约84441m?,设置两条坡道(宽14m,坡道坡度1:10,坡道两侧打9m深的钢板桩),开挖第三层土方时撩取土质较好的土进行填坡,夯实后上铺钢板,土方车辆及挖土机械从此坡道下去开挖第三层土。
5.3基坑监测数据分析
本工程土方开挖施工阶段,基坑围护体系测斜无报警,最大竖向累计变形为18.76mm;第一道混凝土支撑轴力最大值5621kN,报警值为6545kN,围护桩测斜累计最大值为25.63mm,报警值为50mm。从监测数据看,由于采取了较为合理的挖土措施,基坑安全性处于可控状态。
6土方开挖阶段现场管理
6.1组织管理
(1)成立以项目经理为组长的工作小组,最大限度整合有效资源,提高工作效率。
(2)建立“综合值班室制度”,作为夜间挖土的现场指挥部,由总包单位牵头联系各家单位成立深基坑施工事故应急小组组员联合办公,提高现场土方开挖效率。
(3)及时安排破桩单位进行桩身无效混凝土凿除及上到支撑底模拆除,尽快形成支撑,真正做到“快挖快撑”,尽可能减小基坑开挖对基坑自身及周边环境的影响。
A区第三层土方开挖平面图
6.2安全管理
(1)成立深基坑施工安全小组做到竖向到点,横向到面的全覆盖的管理体系。
(2)对于超过一定规模危险性较大分部分项工程应组织专家评审,通过专家评审的方案方可实施。
(3)进行深基坑土方作业时应在栈桥边设置临时围挡,土方开挖完成后应及时恢复定型化围挡。
6.3技术、质量管理
(1)因深基坑施工存在较多不确定因素,风险性较大,故项目部应成立技术质量团队,应充分借鉴类似工程深基坑施工经验。
(2)要求监测单位及时反馈监测数据以便技术人员掌握基坑情况,土方开挖阶段要做到每天一测一报表,当有监测点日变形量报警后应加大监测频率。
(3)降水水位应每日早晚各观测一次,必要时加大观测频率,密切关注地下水位变化。
(4)对深基坑开挖方案、降水方案进行专家评审,落实技术质量交底,确保深基坑施工安全。
(5)土方开挖时要充分考虑时空效应影响,挖、撑穿插进行,尽量缩短基坑无支撑暴露时间。
(6)编制深基坑施工应急预案、事故处理预案等指导性方案。
6.4现场文明施工管理
(1)施工现场配备文明施工专管员,施工现场应按照文明工地的相关要求布置。
(2)在栈桥上设置喷淋管,控制土方开挖阶段产生的扬尘。
7工程实施效果与总结
本文以森兰国际七、八期(D1-4)新建工程深基坑施工为实例,从顺作法深基坑施工最关键步骤土方开挖技术入手,通过采取合理划分开挖区块、严格控制开挖顺序及流程、合理配置开挖机械等一系列技术措施,并结合施工现场安全、文明、质量管理措施对工程安全有序推进带来了较为显著的效果,为超大深基坑土方施工提供了参考经验。
参考文献
[1]孙伟琴.浅谈地基深基坑土方开挖技术及应用[J].科技创新与应用,2012(01).