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1、超深基坑土方開挖方案的優化及現場管理 【摘要】以在建的華敏帝豪大廈工程為例，闡述了超深基坑土方開挖施工階段進行的技術方案優化及現場管理，以價值工程為導向，通過科學的組織、合理的計劃，有效地完成了超深基坑的開挖任務，在實現技術效益、經濟效益、社會效益及環境效益方面均取得了良好的效果。 【關鍵詞】超深基坑 土方開挖 空間時效現場管理價值工程 1 工程概況11項目簡介 華敏帝豪大廈位于上海市靜安區北京西路“梅、泰、恒”高級商業商務區的核心位置。大廈6l層，高241 m，總建筑面積約20萬m2，是一座集五星級豪華酒店和超甲級5A智能寫字樓功能為一體的地標性建筑。作為2010年上海世博會規劃功能配套項目2、，項目建成后，將為上海增添一道新的城市景觀(圖1)。圖1帝豪大廈12基礎及圍護形式 該工程由一幢塔樓以及周邊裙樓和4層地下室組成，基坑施工設計采用塔樓順作一周邊裙樓逆作的方案進行。塔樓基礎采用由800 mm的灌注樁，裙樓圍護除南側外采用寬度為800 mm的地下連續墻，塔樓圍護南側為1000 mm寬地連墻，因塔樓先行施工故設計采用書1 1D0 mm灌注樁作為“坑中坑”基坑圍護，外加三軸水泥攪拌樁和壓密注漿做止水帷幕(如圖2)，塔樓基坑設三道鋼筋混凝土支撐(圖3)。圖2基地平面圖13工程特點本工程地處上海市靜安區北京西路與江寧路交界處，基地周邊環境復雜，地下管線密集，基坑挖深201 m，最深處243、7 m。屬超深基坑施工，周邊建筑保護要求高，工期緊，施工難度大。工程于2007年7月開工，并于10月份完成塔樓基樁及圍護施工，為滿足2008。年春節前大底板澆注的圖3塔樓支撐斷面工期要求，現場指揮部提出了3個月完成挖土及支撐任務的目標，塔樓土方量約12萬m。，每天平均出土量需確保2000 m。左右方能滿足進度要求。在工期緊迫的市中心完成如此體量的挖土作業，對出土方案及現場管理提出了更高的要求。2土方開挖方案優化21設計開挖原則“分層、分塊、對稱、快挖快撐、保持基坑圍護體受力均衡”是基坑開挖施工的原則。第一層按設計組織盆式開挖完成棧橋并作為挖土機施工作業面。第二層設計方案為分塊島式開挖(如圖4)4、。設計方案考慮盆中土先挖，隨后開挖坑內東西兩側土方，此方案區土方形成被動土匪力未得以充分利用，且斜撐最后形成，其養護時間將影響下層土開挖的提早進行。22第二層土方開挖方案優化實施 由于棧橋底部及南北坑中部掏土工期約10天(土方量較大約20 000 m。)，按原設計方案第二道支撐將堆遲近10d完成，故采取從角部(西北和東南角)先現行開挖的方式，縮短技術間歇時間。完成部位挖土后，隨之進行部的挖土，塔樓四角斜對稱相繼完成，從而減少了圍護體在跨中部位的彎矩。區土方最后挖，此期間第二道支撐已全部完成并進入養護期為下層土方開挖提前進行奠定了基礎(如5)。 (1)開挖時充分考慮時空效應即“挖”與“撐”穿插施5、工。(2)為提高支撐早期強度，對支撐混凝土增加早強劑，以達到提前拆模并及時開展后續開挖作業之目的。(3)合理劃分施工縫，避免在受力薄弱位置及同一方向上留設施工縫，出現不同標號混凝土時，采用目前較為成熟的加設鋼筋網片的方式處理接縫，同時注意支撐內主筋搭接長度滿足要求。 圖4原設計第二層開挖方案 圖5第二層開挖施工優化方案23第三層土方開挖順序優化 原設計方案基坑中區土方先行開挖，待南北坑盆中土開挖完成后進行東西兩側區開挖，完成東西橫向支撐施工，角撐部位最后完成。但經分析，因塔樓基坑東側距離臨房基礎較近，最近處約l 5 m且臨房基礎埋深較淺(約7 m)，如采用設計方案實施開挖時，中部東西向橫撐在基6、坑大面積開挖后第1 5 d方完成，維護體因承受臨房基礎擠土效應而產生較大變形量。臨房觀測數據表明，在第三層土方開挖時，其基礎沉降和傾斜數值相對明顯(沉降量為1 4 mm傾斜量為1 5 mm，接近設計報警值)，為開挖階段形變量之最大時期，如不采取相應措施，將導致臨房原有裂縫加劇，引發諸多不利影響。 優化方案實施要點(如圖6)：圖6第三層土方開挖施工優化方案 (1)區挖土完成時，隨后基坑角部第三道斜撐完成。 (2)區挖土完成時，南北坑東西橫撐形成。 (3)區土方開挖后基坑四個角第三道大斜撐形成。 (4)區土方挖除，棧橋兩端支撐完成，南北豎撐貫通。 (5)最后挖除中部土方，完成中部支撐。中部留土至最7、后開挖，留土可抵擋基坑底部的隆起作用。24第四層土方開挖順序優化 原設計方案同第三層土方開挖順序： 調整方案實施要點(圖7)： (1)第四層土方開挖以后澆帶為分隔線，外圍11 m厚底板區域按順時針方向先行開挖，墊層加設書8 mm鋼筋網片，后澆帶設置型鋼支撐，使外圍11 m底板形成內箍(支撐)體系，承擔一部分維護側向壓力，減輕上道鋼混凝土支撐的負荷。 (2)外圍底板成形后，開挖坑中坑深度較大部位土方，最后完成后澆帶內部32 m厚大底板。圖7第四層土方開挖施工優化方案25基坑檢測數據分析工況描述第三道支撐完成時外圍1.1m厚底板區開挖至基底標高時外圍1.1m厚底板完 成時后澆帶內3.2m厚底板區開8、挖至基底標高后澆帶內3.2m厚底板完成澆注時底板完成后7 d 時間071213 071224 071230071231 080118080125支第-ill 4317.3 4566.5 5292.7 5380.1 4666.9 4487.5撐抽第二道14377.9 15385.2 15509.2 15497.4 14718.314346.6力第三道10738.3 11760.5 11725.0 12450.6 11274.7圍護體最大形變量mm 24.64 42.22 43.21 42.85 44.01 42.08 備注1設計第一道支揮軸力報警值為6000kN,第二道為16000kN,第三道為9、12000 kN2周護體形變量設計報警值為55mm。由表1可看出 (1)基坑維護變形量最大值發生在內部32 m厚大底板澆注完成時，根據此時第三道支撐與基底距離大(高達82 m，如圖3所示)基坑安全存在一定隱患，故按原設計方案開挖時，基坑必須考慮額外加固措施。 (2)外圍11 m大底板區先行開挖并完成該環狀底板澆注，形成剛性支撐體系，從而減輕第三道支撐承受壓力，效果較為明顯。如觀測數據所示，環狀11 m厚底板澆注后支撐形變減小為5285 mm；支撐軸力值基本保持穩定，隨著基坑暴露時間的增加而緩慢增大并在底板完成后降低，體現了11 m外圈大底板發揮了有效的支撐作用。 (3)數據表明，內圈32 m原10、大底板區土方在環狀支撐形成后開挖，對抵抗基坑隆起效應起到明顯作用，通過后澆帶設置的型鋼轉換支撐，整個大底板混凝土層形成了受力均衡的水平支撐，后期觀測數據表明基坑在完成大底板后圍護體形變及支撐軸力逐漸趨于緩和。 (4)由于開挖措施的有效實施，維護體變形及支撐軸力值均未達到設計報警值，在整個開挖過程中基坑安全性能均保持在良好狀態。從第四層土方開挖(2007年12月16日)至大底板澆注完成(2008年1月18日)，總計施工天數為30余天，比該階段原計劃提前了15 d，將“快挖快撐”的挖土特點發揮得淋漓盡致。3土方開挖階段現場管理31組織管理 (1)根據工程的特點，建立以業主方為主導的現場項 目部管理11、體系，最大限度地整合資源，提高工作效率。 (2)制定早晚一次土方開挖協調會議制度，以“天”為單位，進行施工進度的節奏控制。 (3)建立“綜合值班室”制度，作為夜間挖土現場指揮部，業主代表、監理部、總包、挖土、降水、監測等單位聯合辦公，提高現場問題處理的效率。 (4)加強現場安全措施有效落實，如基坑防護欄、水平安全網、基坑安全爬梯、基坑照明、配電箱設置、路面防滑措施等；要求施工單位編制詳細的專項方案，審查通過后嚴格執行。 (5)加快后續工序搭接施工，如破樁、支撐拆模后及時清理，爭取下道工序的作業面。 (6)采取合理倒班的趕工措施，根據上海市靜安區夜間施工時段“做二停一”的規定，夜間暫停施工時段進12、行挖土機械、抽水設備的檢查維修工作，為正常施工保駕護航，減少客觀因素的干擾。32技術管理 (1)要求施工方及時反饋針對臨房、支撐、圍護體、地面、管線等變形觀測數據。 (2)降水水位觀測早晚一次，必要時每隔6 h觀測一次，密切監視地下水位狀況。 (3)組織召開深基坑開挖專題會議，對開挖方案進行安全性專家論證，要求施工單位切實落實質量安全技術交底手續。 (4)要求施工單位及時完成設備、材料的檢測及報審，及時辦理相關合同、安全協議及工程保險。 (5)棧橋設計時考慮4臺挖機同時站立于棧橋上取土的狀況進行荷載能力設計(棧橋面層設計負荷為25 kNmz)。此外，棧橋的寬度能滿足土方車輛回轉半徑；棧橋部位的13、基樁先行施工，確保在達到設計強度后及時利用，便于土方作業的隨即開展。 (6)要求施工方提前編制基坑開挖緊急預案、事故處理案。 (7)把握“測量復核、開挖放坡、防超挖”的原則，未按要求放坡或超挖部位及時回土。 (8)加強支撐梁混凝土養護工作，要求及時追蹤3 d、7 d強度試壓報告，為方案實施提供數據支。 (9)南北坑土方開挖時，在拋土線路較長部位兩部挖機同時作業，采用接力方式翻土。 (10)盡量減少二次翻土工作量，加快土方裝運速度。 (11)增加觀測數量點，提高基坑監測密度，適時縮短觀測周期。 (12)針對圍護體局部滲漏采取有效補救措施，如使用堵漏劑、砌擋水坎、水泵抽水等防排結合方式進行排水作業14、，抽排廢水經沉淀處理后充分利用，如養護及場地防塵噴灑、花壇澆灌等。 (13)監測、開挖、降水、環保節能等方案編制審批工作提早完成，為開挖創造技術條件。33協調管理 (1)針對擾民及投訴現象建立對外協調制度，定期走訪，及時處理居民關注的問題。 (2)建立積極配合城管監查部門的檢查制度。 (3)設立“確保白玉蘭、爭創魯班獎”的目標，申報“上海市標化工地、觀摩工地”；爭取區重大辦等政府部門的支持，創建良好的外部環境。 (4)渣土證、夜施證、處置證、地下結構施工許可證提早申報和辦理。 (5)及時通報重大危險源，夜間施工提前公布安民告示等信息。 (6)加強夜間巡查，對噪聲、光污染嚴格監控，外出車輛及時清15、洗、灑土及時清掃。 (7)設立節點目標獎、無安全事故競賽獎等，做好節前安全施工動員工作，做好防寒保暖措施。 (8)區工會組織召開民工維權大會，穩定民工情緒。 (9)積極籌備大底板澆注計劃，包括圖紙會審、方案確認，盡可能實現工序“無縫對接”；設立“大底板澆注倒計時牌”并實行趕工激勵措施。(1 0)針對施工方案的調整，及時與設計溝通，在設計的指導下完成施工技術的變更和改進。4方案實施效果 本案以價值工程為導向，項目實施過程中體現的綜合效益有： (1)本項目實施開挖方案優化后，工期比按原設計方案計劃縮短近50 d，體現了縮短工期，降低成本之效益。 (2)提高了開挖作業期間基坑的安全性能。本方案實施后16、，在最短時間內完成換撐，使大底板澆注時間提早，監測數據表明圍護體受力變化均衡，證明此優化方案的切實可行。 (3)方案講究時空效應，組織科學的流水施工，減少二次翻運土方工作量，提高挖土效率，體現了良好的技術效益。 (4)通過加強業主方為主導的現場管理，對控制噪聲、揚塵、光污染等現象起到立桿見影的效果，監測數據表明開挖階段周邊建筑的沉降及傾斜影響均在受控范圍，達到良好的環境效益。 (5施工過程中加強與各方面的協調溝通，組織創建“工地與街道共建文明社區”的活動，樹立企業“打造精品、誠信守諾、服務社會”的理念，體現了良好的社會效應。圖8基坑土方開挖現場圖9大底板混凝土澆筑現場5結語 華敏帝豪大廈的建成，將成為上海市“梅-恒-泰”商圈增添新的城市景觀。本案從設計方案入手，提出超高層建筑在土方開挖階段因地制宜地進行調整措施，采取以業主方為主導的現場管理，取得了良好的效果，為市區復雜環境下深基坑土方施工提供參考經驗。