超深基坑土方開挖方案的優(yōu)化及現(xiàn)場(chǎng)管理

1、超深基坑土方開挖方案的優(yōu)化及現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行的技術(shù)方案優(yōu)化及現(xiàn)場(chǎng)管理，以價(jià)值工程為導(dǎo)向，通過科學(xué)的組織、合理的計(jì)劃，有效地完成了超深基坑的開挖任務(wù)，在實(shí)現(xiàn)技術(shù)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及環(huán)境效益方面均取得了良好的效果。【關(guān)鍵詞】超深基坑土方開挖空間時(shí)效現(xiàn)場(chǎng)管理價(jià)值工程1. 工程概況1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介華敏帝豪大廈位于上海市靜安區(qū)北京西路“梅、泰、恒”高級(jí)商業(yè)商務(wù)區(qū)的核心位置。大廈61層，高241m,總建筑面積約20萬(wàn)m2是一座集五星級(jí)豪華酒店和超甲級(jí)5A智能寫字樓功能為一體的地標(biāo)性建筑。作為2010年上海世博會(huì)規(guī)劃功能配套項(xiàng)目，項(xiàng)目建成

2、后，將為上海增添一道新的城市景觀（圖1）。圖1帝豪大廈1. 2基礎(chǔ)及圍護(hù)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(shè)計(jì)采用塔樓順作一周邊裙樓逆作的方案進(jìn)行。塔樓基礎(chǔ)采用由800mm勺灌注樁，裙樓圍護(hù)除南側(cè)外采用寬度為800mm勺地下連續(xù)墻，塔樓圍護(hù)南側(cè)為1000mn®地連墻，因塔樓先行施工故設(shè)計(jì)采用書11D0mm1注樁作為“坑中坑”基坑圍護(hù)，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(shè)三道鋼筋混凝土支撐（圖3）。圖2基地平面圖2. 3工程特點(diǎn)本工程地處上海市靜安區(qū)北京西路與江寧路交界處，基地周邊環(huán)境復(fù)雜，地下管線密集，基坑挖深20.1m,最深處24.7

3、m。屬超深基坑施工，周邊建筑保護(hù)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(hù)施工，為滿足2008。年春節(jié)前大底板澆注的工期要求，現(xiàn)場(chǎng)指揮部提出了3個(gè)月完成挖土及支撐任務(wù)的目標(biāo)，塔樓土方量約12萬(wàn)mi,每天平均出土量需確保2000m。左右方能滿足進(jìn)度要求。在工期緊迫的市中心完成如此體量的挖土作業(yè)，對(duì)出土方案及現(xiàn)場(chǎng)管理提出了更高的要求。2. 土方開挖方案優(yōu)化3. 1設(shè)計(jì)開挖原則“分層、分塊、對(duì)稱、快挖快撐、保持基坑圍護(hù)體受力均衡”是基坑開挖施工的原則。第一層按設(shè)計(jì)組織盆式開挖完成棧橋并作為挖土機(jī)施工作業(yè)面。第二層設(shè)計(jì)方案為分塊島式開挖（如圖4）。設(shè)計(jì)方案考慮

4、盆中土先挖，隨后開挖坑內(nèi)東西兩側(cè)土方，此方案區(qū)土方形成被動(dòng)土匪力.未得以充分利用，且斜撐最后形成，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間將影響下層土開挖的提早進(jìn)行。4. 2第二層土方開挖方案優(yōu)化實(shí)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20000m。），按原設(shè)計(jì)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(xiàn)行開挖的方式，縮短技術(shù)間歇時(shí)間。完成部位挖土后，隨之進(jìn)行部的挖土，塔樓四角斜對(duì)稱相繼完成，從而減少了圍護(hù)體在跨中部位的彎矩。區(qū)土方最后挖，此期間第二道支撐已全部完成并進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期為下層土方開挖提前進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)(如5)。(1)開挖時(shí)充分考慮時(shí)空效應(yīng)即“挖”與“撐”穿插施工。(2)為提高

5、支撐早期強(qiáng)度，對(duì)支撐混凝土增加早強(qiáng)劑，以達(dá)到提前拆模并及時(shí)開展后續(xù)開挖作業(yè)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(shè)施工縫，出現(xiàn)不同標(biāo)號(hào)混凝土?xí)r，采用目前較為成熟的加設(shè)鋼筋網(wǎng)片的方式處理接縫，同時(shí)注意支撐內(nèi)主筋搭接長(zhǎng)度滿足要求。圖4原設(shè)計(jì)第二層開挖方案圖5第二層開挖施工優(yōu)化方案5. 3第三層土方開挖順序優(yōu)化原設(shè)計(jì)方案基坑中區(qū)土方先行開挖，待南北坑盆中土開挖完成后進(jìn)行東西兩側(cè)區(qū)開挖，完成東西橫向支撐施工，角撐部位最后完成。但經(jīng)分析，因塔樓基坑?xùn)|側(cè)距離臨房基礎(chǔ)較近，最近處約l5m且臨房基礎(chǔ)埋深較淺(約7m),如采用設(shè)計(jì)方案實(shí)施開挖時(shí)，中部東西向橫撐在基坑大面積開挖后第15d方

6、完成，維護(hù)體因承受臨房基礎(chǔ)擠土效應(yīng)而產(chǎn)生較大變形量。臨房觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，在第三層土方開挖時(shí)，其基礎(chǔ)沉降和傾斜數(shù)值相對(duì)明顯(沉降量為14mm傾斜量為15mm,接近設(shè)計(jì)報(bào)警值)，為開挖階段形變量之最大時(shí)期，如不采取相應(yīng)措施，將導(dǎo)致臨房原有裂縫加劇，引發(fā)諸多不利影響。優(yōu)化方案實(shí)施要點(diǎn)(如圖6):圖6第三層土方開挖施工優(yōu)化方案(1)區(qū)挖土完成時(shí)，隨后基坑角部第三道斜撐完成。(2)區(qū)挖土完成時(shí)，南北坑?xùn)|西橫撐形成。(3)區(qū)土方開挖后基坑四個(gè)角第三道大斜撐形成。(4)區(qū)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。中部留土至最后開挖，留土可抵擋基坑底部的隆起作用。2. 4第

7、四層土方開挖順序優(yōu)化原設(shè)計(jì)方案同第三層土方開挖順序：調(diào)整方案實(shí)施要點(diǎn)(圖7):(1) 第四層土方開挖以后澆帶為分隔線，外圍1.1m厚底板區(qū)域按順時(shí)針方向先行開挖，墊層加設(shè)書8mmiW筋網(wǎng)片，后澆帶設(shè)置型鋼支撐，使外圍1.1m底板形成內(nèi)箍(支撐)體系,承擔(dān)一部分維護(hù)側(cè)向壓力，減輕上道鋼混凝土支撐的負(fù)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(nèi)部3.2m厚大底板。圖7第四層土方開挖施工優(yōu)化方案2.5基坑檢測(cè)數(shù)據(jù)分析工況描述第二道支摩完成時(shí)外圍1.1m厚底板區(qū)開挖至基底標(biāo)高時(shí)外圍1.1m厚底板完成時(shí)后澆帶內(nèi)3.2m厚底板區(qū)開挖至基底標(biāo)高后澆帶內(nèi)3.2m厚底板完成澆注時(shí)底板

8、完成后7d時(shí)間07/12/1307/12/2407/12/30()7/12/3108/01/1808/01/25支第-川4317.34566.55292.75380.14666.94487.5撐抽第二道14377.915385.215509.215497.414718.314346.6力第三道10738.311760.511725.012450.611274.7圍護(hù)體最大形變量mm24.6442.2243.2142.8544.0142.08備注1設(shè)計(jì)第一道支揮軸力報(bào)警值為6000kN,第二道為16000kN,第三道為12000kN2周護(hù)體形變量設(shè)計(jì)報(bào)警值為55mm由表1可看出(1) 基坑維護(hù)變

9、形量最大值發(fā)生在內(nèi)部3.2m厚大底板澆注完成時(shí)，根據(jù)此時(shí)第三道支撐與基底距離大(高達(dá)8.2m,如圖3所示)基坑安全存在一定隱患，故按原設(shè)計(jì)方案開挖時(shí)，基坑必須考慮額外加固措施。(2) 外圍1.1m大底板區(qū)先行開挖并完成該環(huán)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(cè)數(shù)據(jù)所示，環(huán)狀1.1m厚底板澆注后支撐形變減小為52.85mm支撐軸力值基本保持穩(wěn)定，隨著基坑暴露時(shí)間的增加而緩慢增大并在底板完成后降低，體現(xiàn)了1.1m外圈大底板發(fā)揮了有效的支撐作用。(3) 數(shù)據(jù)表明，內(nèi)圈3.2m原大底板區(qū)土方在環(huán)狀支撐形成后開挖，對(duì)抵抗基坑隆起效應(yīng)起到明顯作用，通過后澆帶設(shè)置的型

10、鋼轉(zhuǎn)換支撐，整個(gè)大底板混凝土層形成了受力均衡的水平支撐，后期觀測(cè)數(shù)據(jù)表明基坑在完成大底板后圍護(hù)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(shí)施，維護(hù)體變形及支撐軸力值均未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，在整個(gè)開挖過程中基坑安全性能均保持在良好狀態(tài)。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(jì)施工天數(shù)為30余天，比該階段原計(jì)劃提前了15d，將“快挖快撐”的挖土特點(diǎn)發(fā)揮得淋漓盡3土方開挖階段現(xiàn)場(chǎng)管理31組織管理(1) 根據(jù)工程的特點(diǎn)，建立以業(yè)主方為主導(dǎo)的現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部管理體系，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(xié)調(diào)會(huì)議制度，以“天”為

11、單位，進(jìn)行施工進(jìn)度的節(jié)奏控制。(3) 建立“綜合值班室”制度，作為夜間挖土現(xiàn)場(chǎng)指揮部，業(yè)主代表、監(jiān)理部、總包、挖土、降水、監(jiān)測(cè)等單位聯(lián)合辦公，提高現(xiàn)場(chǎng)問題處理的效率。(4) 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全措施有效落實(shí)，如基坑防護(hù)欄、水平安全網(wǎng)、基坑安全爬梯、基坑照明、配電箱設(shè)置、路面防滑措施等；要求施工單位編制詳細(xì)的專項(xiàng)方案，審查通過后嚴(yán)格執(zhí)行。(5) 加快后續(xù)工序搭接施工，如破樁、支撐拆模后及時(shí)清理，爭(zhēng)取下道工序的作業(yè)面。(6) 采取合理倒班的趕工措施，根據(jù)上海市靜安區(qū)夜間施工時(shí)段“做二停一”的規(guī)定，夜間暫停施工時(shí)段進(jìn)行挖土機(jī)械、抽水設(shè)備的檢查維修工作，為正常施工保駕護(hù)航，減少客觀因素的干擾。32技術(shù)管理(1

12、) 要求施工方及時(shí)反饋針對(duì)臨房、支撐、圍護(hù)體、地面、管線等變形觀測(cè)數(shù)據(jù)。(2) 降水水位觀測(cè)早晚一次，必要時(shí)每隔6h觀測(cè)一次，密切監(jiān)視地下水位狀況。(3) 組織召開深基坑開挖專題會(huì)議，對(duì)開挖方案進(jìn)行安全性專家論證，要求施工單位切實(shí)落實(shí)質(zhì)量安全技術(shù)交底手續(xù)。(4) 要求施工單位及時(shí)完成設(shè)備、材料的檢測(cè)及報(bào)審，及時(shí)辦理相關(guān)合同、安全協(xié)議及工程保險(xiǎn)。(5) 棧橋設(shè)計(jì)時(shí)考慮4臺(tái)挖機(jī)同時(shí)站立于棧橋上取土的狀況進(jìn)行荷載能力設(shè)計(jì)(棧橋面層設(shè)計(jì)負(fù)荷為25kNmz)。此外，棧橋的寬度能滿足土方車輛回轉(zhuǎn)半徑；棧橋部位的基樁先行施工，確保在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后及時(shí)利用，便于土方作業(yè)的隨即開展。(6) 要求施工方提前編制基

13、坑開挖緊急預(yù)案、事故處理案。(7) 把握“測(cè)量復(fù)核、開挖放坡、防超挖”的原則，未按要求放坡或超挖部位及時(shí)回土。(8) 加強(qiáng)支撐梁混凝土養(yǎng)護(hù)工作，要求及時(shí)追蹤3d、7d強(qiáng)度試壓報(bào)告，為方案實(shí)施提供數(shù)據(jù)支。(9) 南北坑土方開挖時(shí)，在拋土線路較長(zhǎng)部位兩部挖機(jī)同時(shí)作業(yè)，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(yùn)速度。(11) 增加觀測(cè)數(shù)量點(diǎn)，提高基坑監(jiān)測(cè)密度，適時(shí)縮短觀測(cè)周期。(12) 針對(duì)圍護(hù)體局部滲漏采取有效補(bǔ)救措施，如使用堵漏劑、砌擋水坎、水泵抽水等防排結(jié)合方式進(jìn)行排水作業(yè)，抽排廢水經(jīng)沉淀處理后充分利用，如養(yǎng)護(hù)及場(chǎng)地防塵噴灑、花壇澆灌等。(13) 監(jiān)測(cè)、開挖、降水、環(huán)保節(jié)

14、能等方案編制審批工作提早完成，為開挖創(chuàng)造技術(shù)條件。33協(xié)調(diào)管理(1) 針對(duì)擾民及投訴現(xiàn)象建立對(duì)外協(xié)調(diào)制度，定期走訪，及時(shí)處理居民關(guān)注的問題。(2) 建立積極配合城管監(jiān)查部門的檢查制度。(3) 設(shè)立“確保白玉蘭、爭(zhēng)創(chuàng)魯班獎(jiǎng)”的目標(biāo)，申報(bào)“上海市標(biāo)化工地、觀摩工地”；爭(zhēng)取區(qū)重大辦等政府部門的支持，創(chuàng)建良好的外部環(huán)境。(4) 渣土證、夜施證、處置證、地下結(jié)構(gòu)施工許可證提早申報(bào)和辦理。(5) 及時(shí)通報(bào)重大危險(xiǎn)源，夜間施工提前公布安民告示等信息。(6) 加強(qiáng)夜間巡查，對(duì)噪聲、光污染嚴(yán)格監(jiān)控，外出車輛及時(shí)清洗、灑土及時(shí)清掃。(7) 設(shè)立節(jié)點(diǎn)目標(biāo)獎(jiǎng)、無(wú)安全事故競(jìng)賽獎(jiǎng)等，做好節(jié)前安全施工動(dòng)員工作，做好防寒保暖

15、措施。(8) 區(qū)工會(huì)組織召開民工維權(quán)大會(huì)，穩(wěn)定民工情緒。(9) 積極籌備大底板澆注計(jì)劃，包括圖紙會(huì)審、方案確認(rèn)，盡可能實(shí)現(xiàn)工序“無(wú)縫對(duì)接”；設(shè)立“大底板澆注倒計(jì)時(shí)牌”并實(shí)行趕工激勵(lì)措施。(10)針對(duì)施工方案的調(diào)整，及時(shí)與設(shè)計(jì)溝通，在設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下完成施工技術(shù)的變更和改進(jìn)。4方案實(shí)施效果本案以價(jià)值工程為導(dǎo)向，項(xiàng)目實(shí)施過程中體現(xiàn)的綜合效益有：(1) 本項(xiàng)目實(shí)施開挖方案優(yōu)化后，工期比按原設(shè)計(jì)方案計(jì)劃縮短近50d,體現(xiàn)了縮短工期，降低成本之效益。(2) 提高了開挖作業(yè)期間基坑的安全性能。本方案實(shí)施后，在最短時(shí)間內(nèi)完成換撐，使大底板澆注時(shí)間提早，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明圍護(hù)體受力變化均衡，證明此優(yōu)化方案的切實(shí)可行。(3) 方案講究時(shí)空效應(yīng)，組織科學(xué)的流水施工，減少二次翻運(yùn)土方工作量，提高挖土效率，體現(xiàn)了良好的技術(shù)效益。(4) 通過加強(qiáng)業(yè)主方為主導(dǎo)的現(xiàn)場(chǎng)管理，對(duì)控制噪聲、揚(yáng)塵、光污染等現(xiàn)象起到立桿見影的效果，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明開挖階段周邊建筑的沉