超深基坑钢栈桥中心岛土方开挖施工技术

'超深基坑钢栈桥中心岛土方开挖施工技术　　[摘要]在超大面积超深基坑工程施工中，采用中心岛式土方开挖具有明显优势，不仅可以降低工程造价，而且可以提高中心部分主体结构施工进度。天津某工程建筑高度480m，是天津市响螺湾目前在建第一高楼，基坑面积12132㎡，基坑开挖深度达-31.9m，半逆做法施工。本文以天津某工程为背景，阐述了超深基坑工程钢栈桥-中心岛式土方开挖施工技术，通过工程实际监测数据结果表明采用此技术，有效缩短了工期，取得了良好的经济效益和社会效益。[关键词]超深基坑；半逆做法；钢栈桥-中心岛土方开挖；施工技术中图分类号：TV551文献标识码：A1概况1．1工程概况7 天津某工程位于天津滨海新区响螺湾商务区滨河西路与坨场南道交口。本工程占地面积12110㎡，总建筑面积297546㎡，建成后是集甲级办公、五星级酒店、商业、酒店公寓及观光娱乐中心为一身的综合性超高层建筑，为响螺湾第一高楼。塔楼为框架+核心筒结构+加强层结构，裙房为框架全钢结构，车库为框架结构。本工程地下4层；塔楼地上共91层，建筑高度480m；裙房地上2层，建筑高度20.25m。本工程基坑面积12132㎡，开挖深度-22.850m～-26.850m，局部达到-31.900m（主楼电梯井坑），为天津地区目前开挖深度最深基坑。工程整体采用半逆施施工：基坑中心部分正施、支撑部分逆施，通过中心环梁实现逆施区楼板结构对基坑的支护。基坑围护结构：1m厚地连墙+旋喷桩止水帷幕（咬合1.5m），三墙合一。支护结构：四道环形内支撑；第一道支撑为临时梁式支撑；第二三道支撑为板式支撑，兼做地下三、四层结构顶板；（350/500mm厚）第四道支撑兼做车库底板（1200mm厚）。效果图效果图1.2场地情况及地理位置本工程场地为矩形，东西长101m，南北长117m。基坑南侧与北侧距离围挡5m，东侧距离围挡4m（东侧主要作为堆场），西侧为办公区，现场场地狭小，出土口主要在基坑东侧。该工程位于滨海新区响螺湾滨河西路与坨场南道两个主干道交叉口，且响螺湾对环境要求高，运土施工车辆白天不能出入，因此土方开挖需在晚上施工，车辆每次出施工现场进行清洗。土方开挖是整个工程的关键，能否按时完成直接影响着后续施工进度，是施工组织的关键所在。1.3地址情况7 本工程地处海河较近，属于典型的软土地区，其工程地质和水文地质条件较差，水位较高，在基坑开挖时容易产生土体滑移、基坑失稳、维护墙体变形等情况发生。因此必须采取先进的施工技术，才能确保支护结构及土方开挖施工的顺利安全进行。本项目半逆做法土方开挖中，采用了钢栈桥-中心岛土方开挖施工技术，并得到了成功应用，为后续类似工程提供了经验做法，具有很大的参考价值。2施工重难点7 （1）施工场地狭窄，出土车辆组织困难；（2）响螺湾地区施工环境要求高，土方开挖只需在夜晚进行，但出土量大，如何保证土方开挖进度是难点；（3）基坑开挖深度最大达-31.90m，为天津市目前第一深坑，且临近海河，开挖风险系数大；（4）本工程基坑西侧及北侧都为已建成建筑，南侧及东侧为主干道，对周围建筑物及道路的监测，保证其安全是重点；（5）如何高效的利用钢栈桥进行出土是保证土方开挖按进度完成的关键因素；（6）中心岛部分土方开挖过程中，控制降水井开启及关闭的数量，保证开挖水位标高是难点；（7）本工程中心岛部分降水井多（32口），如何在开挖过程中对降水井进行保护是重点。（8）工程桩桩顶标高高于基坑底部标高，如何分层组织开挖、合理穿插截桩对施工进度影响极大；（9）第四道支撑于主楼交差部位比较狭窄，如何保证此部位的土方开挖的顺利进行是重点；（10）土方开挖过程中对第四道支撑环梁部分预留的底板钢筋的保护是重点；（11）本工程塔吊及部分钢栈桥桩处于电梯底坑内，且桩顶标高高于坑底标高，因此在开挖过程中如何保证塔吊及钢栈桥的安全是重点；（12）基坑开挖深度的加深，按设计要求对钢栈桥进行加固，因此如何保证加固的及时性显得尤为重要；（13）本工程电梯底坑及集水坑多，且多属于坑交坑，形状复杂，开挖难度大；（14）因本工程基坑深，如何保证开挖前将水位将至要求标高是重点；（15）电梯底坑土方开挖深，如何保证土方开挖安全，土坡不坍塌是重点；（16）因本工程钢栈桥设计能使用的开挖标高为-26.850m（塔楼部分大面开挖标高），因此钢栈桥下的集水坑开挖前将钢栈桥拆除完毕，最后利用汽车吊及塔吊进行出土（效率极低），如何最大限度的剩余少量土利用汽车吊及塔吊出土是关键；（17）钢栈桥影响范围内的集水坑开挖阶段，汽车吊及塔吊吊运土方堆放场地的选择是重点。因基坑东侧不能堆放过多土方，避免对基坑安全造成影响，因此必须考虑其它土方堆放场地。3施工方案确定7 本工程中心岛部分土方开挖施工前，环形支撑及支撑底板已施工完毕。基坑大面积的挖土卸荷会导致基坑变形，因此在土方开挖过程中应尽量保证周边支护结构的均匀受力。结合工程实际情况，决定采用中心岛式-钢栈桥分层土方开挖施工方法。中心岛土方共分两个区段（Ⅰ、Ⅱ区）由东向西同时施工，第一次开挖至-25.350m标高（工程桩设计桩顶标高），第二次挖至-26.850m设计标高（包含钢栈桥影响外的集水坑开挖），此阶段土方全部利用钢栈桥进行出土。因开挖深度的加深，钢栈桥埋深不够，因此最后阶段需拆除钢栈桥，退行挖土将钢栈桥影响范围内的电梯底坑开挖完毕，将土方倒运至第四道支撑旁，利用塔吊+50t汽车吊+人工配合出土。中心岛部位土方总量约近8万m³，因本工程前期降水时间较长，根据开挖土质情况较好，无需进行护坡。4土方施工由于本工程为天津市目前在建第一深坑，施工难度大，且地处滨海新区响螺湾，土方开挖时间受限。针对这些难点我们进行了分阶段的土方开挖。基坑设置一出土钢栈桥。第一阶段：1.2m厚底板范围土方开挖至-22.850设计标高。按1:1坡度分级设置阶梯，留存中心岛土。Ⅰ、Ⅱ区同时由东向西，将土方开挖并向中间倒运，利用钢栈桥进行出土。机械设备：200型挖掘机（作业半径4.2m）。日出土方1200m³左右。7 第二阶段：主楼与第四道环梁交错部位土方开挖。采用作业半径为3m的35型挖掘机及人工配合进行开挖,将开挖土方倒运至中心岛部位，利用钢栈桥进行出土。机械设备：200型挖掘机（作业半径4.2m）、35型挖掘机（作业半径3m），日出土方1200m³左右。第三阶段土方开挖：土方开挖至-25.350m桩顶设计标高。Ⅰ、Ⅱ区开挖过程中，桩头标高高于-25.350m的部位先进行截桩，再进行开挖。采用接力式挖土将土方向钢栈桥平台处传递，利用预留平台上的挖机出土。机械设备：200型挖掘机（作业半径4.2m）、35型挖掘机（作业半径3m）。日出土方1200m³左右。第四阶段土方开挖：土方开挖至-26.850m设计标高（钢栈桥影响范围外的集水坑全部挖到位）。采用接力式挖土将土方向钢栈桥平台处传递，200型挖掘机布置在二级放坡的土台上，利用预留平台上的200型挖机出土；钢栈桥影响范围外的集水坑采用35型挖掘机进行开挖，必要时进行分级放坡处理。随着中心岛部分土方的收缩，如200型挖机臂长不够，换用长臂挖机进行出土。此阶段如集水坑较深，开挖前要进行试开挖。机械设备：300型长臂挖机（有效臂长20米）、200型挖掘机（作业半径4.2m）、35型挖掘机（作业半径3m）。日出土方800m³左右。7 第五阶段土方开挖：钢栈桥拆除完毕，剩余土方开挖。本阶段土方开挖，利用35型挖掘机开挖局部较深电梯井部位。土方利用200型挖掘机采用接力倒土至东侧第四道支撑旁。利用1、2#塔吊及50t吊车进行出土，将土方堆运至路边及一期场地内，最后将土方外运。机械设备：200型挖掘机（作业半径4.2m）、35型挖掘机（作业半径3m）、50t汽车吊、塔吊。日出土方400m³左右。5实施效果中心岛式-钢栈桥土方开挖对于本工程这种半逆做法施工是一个合理的开挖方式，解决了基坑开挖深度深，含水量大、开挖困难的问题，提高了土方开挖和运输的效率。经过全体管理人员及劳务人员的共同努力下，克服了雨季施工、场地狭窄、运土时间限制等困难，圆满完成了天津市第一深坑的土方开挖工作，为工程后续施工的顺利进行奠定了可靠的基础。7'