徐少华，陆辰涛
（浙江省建工集团有限责任公司，浙江 杭州310012）
在开展城市地下深基坑施工时，因深基坑工程量较大，施工工期长，且施工难度大，工程造价也高，因此在深基坑施工过程中每一个环节都需要引起注意和提高警惕，让地下工程施工质量和安全得到有效保障。如果超大型深基坑位于软弱土层中，其施工影响因素更多，施工难度更大，所以在工程开展前要编制安全可靠、科学可行的施工方案，做好充足的施工准备，尽可能采用先进可靠高效的技术工艺，不断创新施工工艺，施工中强化对基坑开挖和围护结构的质量管理及控制，做好施工期间的质量、安全监测工作，从而确保工程的顺利实施。
1 基坑工程概况
之江文化中心建设工程为浙江省“十三五”文化基础设施建设的领头项目，由浙江省博物馆新馆、浙江图书馆新馆、浙江省非物质文化遗产馆、浙江文学馆，以及其他配套功能空间组成。拟建建筑物设两层地下室，采用钻孔灌注桩基础，根据基坑周边环境及地质条件，本场地基坑支护结构的安全等级为一级，本工程基坑呈不规则形状，面积约88000m2，长约467m，宽约274m，基坑周长约1745m，基坑开挖深度12.90m；本工程承台高度为1.6m~2.7m不等，因此承台开挖深度为13.50m~14.50m之间；电梯井和集水井等坑中坑开挖深度较深，最大开挖深度为16.6m。
2 超大型深基坑施工难点
2.1 规模大
该基坑开挖面积88000m2，为超大型基坑。大规模基坑不同于中小基坑，在开挖过程中，其水土压力的动态变化受到施工工序、分段开挖、围护形式、施工机械布置等各种因素影响而变得异常复杂，它是荷载作用与结构变形、施工步骤以及工程进度综合协调的结果；另外由于土层的不均匀性和流变性更增加了问题的复杂性。
2.2 开挖深度深
本工程基坑大面开挖深度为12.9m，电梯坑等坑中坑最大开挖深度为16.6m，为超深基坑，施工风险大，需要对整个地下室施工进行科学策划，有序的施工组织安排，确保深基坑施工安全。
2.3 工序复杂
本工程基坑围护形式多样，工序复杂，穿插协调施工难度大。围护、锚索、土钉墙、降水、挖土、支撑、结构施工、拆除支撑等工序多，施工难度高。基坑施工最重要的就是保证“时空效应”，即各工序搭接及时、对称开挖、随挖随撑、减少暴露时间。而多工序同时交叉施工容易造成“手忙脚乱”，而忽略了“时空效应”，造成基坑变形较大甚至威胁基坑安全。所以本次施工特别强调了信息化施工，通过实测数据及时反馈控制施工过程，保证基坑本体和周围环境安全。
2.4 施工周期长
本工程从开始做围护结构到开挖再到完成地下室结构顶板以下的全部隐蔽工程，工期长；期间需经历气候、周边堆载、振动、基坑暴露、施工不当等许多不利条件，增加了很多安全隐患，安全度的随机性较大。
3 土方开挖的总体部署
3.1 开挖原则
土方开挖和围护支撑需共同进行，遵循随挖随撑、先撑后挖的原则，根据本工程的支撑形式和围护方式，鉴于工程基坑面积很大，土方开挖时根据底板后浇带位置进行分区分层开挖，每层挖土厚度控制在1.5m以内，对于淤泥质土的分层开挖深度，严格控制在1m以内。本工程地下两层，基坑在集水井、电梯底坑等位置需局部下挖，最深基坑挖深为16.6m。最后30cm土采用人工开挖，基坑开挖次序严格遵循“分层、分块、快挖、快撑”的原则。
3.2 三阶段开挖
本工程土方共分三个阶段进行开挖，第一阶段土方开挖从自然地面标高-1.80m开挖至第一道钢筋砼支撑垫层底标高-7.00m，开挖深度5.2m；第二阶段土方开挖从标高-7.00m开挖至第二道钢筋砼支撑垫层底标高-11.70m，开挖深度4.7m；第三阶段土方开挖从标高-11.70m开挖至基础底板垫层底标高-14.70m，开挖深度3.00m。整个基坑按支撑设置分为三个阶段开挖，每阶段进行逐层开挖，每层开挖深度不超过1.5m，每阶段开挖后立即施工钢筋混凝土支撑，待支撑强度达到设计强度80%后再行开挖下层土。
3.3 支撑体系
本工程有两道支撑，第一道支撑面标高为-6.10m，支撑梁高度为800mm，第二道支撑面标高为-10.80m，支撑梁高度为800mm。在开挖下层土及施工下道支撑前，必须确保上道支撑的垫层已全部凿除，以防止垫层在施工过程中坠落造成意外。在施工过程对针对临时出土坡道范围内的支撑梁，不得扰动支撑梁下部原土，并在支撑梁上方采用性能好的粘土回填至支撑面上方30cm，并铺设路基箱，已确保内支撑结构安全。施工要点如下：
（1）挖土至压顶梁底标高，进行压顶梁和第一道支撑的施工。
（2）待已施工的压顶梁和第一道支撑达到80%设计强度后，应分层分块开挖基坑土方，挖土至第二道支撑垫层底标高；施工第二道支撑、围檩；其中每层挖土深度不得超过1.5m，涉及到淤泥质土分层开挖深度控制在1m，开挖放坡平台宽度不得小于15m。
（3）待已施工的围檩和第二道支撑达到80%设计强度后，按要求分层分块开挖至坑底。
（4）开挖至基础垫层底后，应立即浇筑底板垫层；基底无垫层暴露时间不得超过12h。
3.4 注意事项
除出土坡道外，挖掘机、土方车禁止在悬空或未经保护的支撑梁上行走。对于部分区域必须在支撑梁上工作时，支撑空间回填至支撑上方30cm再铺设路基箱，确保支撑上基本部承受施工荷载。
4 土方开挖分区情况及施工要点
4.1 土方分区开挖
根据出土口位置以及结构底板后浇带的布置，同时结合基坑围护设计施工工况要求，将地下室施工阶段划分为9大施工区块，各区块之间以小节拍快节奏的流水施工。区块之间施工先后顺序为1、4、2、5、3、6、7、8、9。其中8、9区块-10.8m以下标高部位为留土区域，需要在2-2，3-2区块底板混凝土浇筑完毕并达到相应强度后方可开挖。（见图1）
图1 各分区土方开挖工序平面图
4.2 第一阶段土方开挖
本阶段土方从自然地坪（-1.80m）开挖至第一道支撑垫层底（-7.00m），开挖深度5.20m，共分4层开挖，每层的开挖深度为1.3m，开挖量约51万方。第一阶段土方开挖（第一道支撑以上土方）车辆通过就近出土口进行挖运，具体安排为：1、3、5、6、7区块利用南侧碧波路出入口；2、4、6、7区块利用北侧文景路出入口；8、9区块利用东侧江函路出入口。第一阶段土方开挖时应先挖至压顶梁垫层底，待压顶梁混凝土养护完成达到80%设计强度后继续向下开挖。
4.3 第二阶段土方开挖
第二阶段土方开挖在相应第一道支撑强度达到80%后介入，根据第一阶段土方开挖及第一道支撑梁的施工养护进度适当穿插，总的开挖施工顺序为南北两侧往中间，自西向东进行退挖。第二阶段土方前期开挖通过第一阶段挖土坡面修筑1：7临时出土坡道下基坑，在坑内-7.0m标高面修筑临时出土道路车辆到达指定点装土，后期随着第一阶段挖土进程的推进，在8区块南北锚索区域修筑1：7临时出土通道下基坑，土方通过出土通道经场内道路周转至碧波路、江函路、文景路出入口进行土方外运。
第二阶段土方从第一道支撑梁垫层底（-7.00m）开挖至第二道支撑梁垫层底（-11.70m），其中8、9区块开挖至留土面标高-10.80m。开挖深度为4.7m，第二阶段土方分层开挖每层深度为1.2m，开挖量约38万方。
4.4 第三阶段土方开挖
第三阶段土方开挖在相应第二道支撑强度达到80%后介入，根据第二阶段土方开挖及第二道支撑梁的施工养护进度适当穿插，第三阶段土方开挖通过第二阶段挖土坡面修筑1：7临时出土坡道下基坑，在坑内-11.70m标高面修筑临时出土道路车辆到达指定点装土。
第三阶段土方从第二道支撑梁垫层底（-11.70m）开挖至基础底板垫层底（-14.7m），开挖深度约为3.0m，第三阶段土方开挖分两层开挖，每层深度为1.5m，分层分块对称开挖至坑底，支撑梁下方土方由PC120挖机进行传递外翻运土，开挖量约16万方。
第三阶段土方最后30cm土方人工开挖，严禁超挖，尽量减少对坑底土的扰动，挖土至坑底24h内施工完成素混凝土垫层；素混凝土垫层延伸至围护体边，并施工承台及基础底板。
挖掘机在支撑上行走时，在支撑两侧先填土，填土高度高出支撑顶面0.3m，然后在其上铺设路基板，方可通行。土方车最小回转半径10m，最大载重量45t。支撑梁间挖土采用PC120型挖机进行往外转土，支撑间净高不满足土方车行车要求。
4.5 留土区域土方开挖
8区块、9区块-10.8m以下留土区土方开挖需要待2-2区及3-2区底板混凝土浇筑完成并达到100%混凝土强度后方可开挖。留土区域土方开挖从-10.80m开挖至基础底板垫层底-14.7m，开挖深度约为3.90m，留土区土方开挖分四层开挖，每层开挖深度为1m，分层分块对称开挖至坑底，支撑梁下方土方由PC120挖机进行传递外翻运土，开挖量约8万方。
留土区域土方开挖先开挖8、9区块第二道支撑梁下部土方，开挖至第二道支撑梁垫层底-11.70m，待第二道支撑强度达到设计强度的80%后再进行支撑梁下部土方开挖。出土通道利用原出土口坡道修筑至-10.80m留土区标高位置，留土区土方开挖顺序为先从东西两侧向中间开挖，再从中间往南北两侧退挖，并逐步废除坑内坡道，利用长臂挖机和坑内挖机、塔吊配合吊运等方式运出坑内剩余三角土。留土区土方开挖平面、剖图示意如图2。
图2 留土区土方开挖平面图
4.6 出土坡道土方开挖
当土方退挖至出土口以后，多余机械利用坡道先行爬出基坑，通道及坡道土方最后挖掘外运，沿通道随挖随退，最后在出土口处的基坑边上布置一台长臂挖机。承台、坑中坑土方采用PC120型挖机及人工清运至基坑边，由长臂挖机装车运出基坑。基坑内土方全部结束后，用汽车吊把基坑内小挖机吊出基坑。
5 结束语
随着城市化建设的不断推进，地下工程施工项目越来越多，深基坑施工作业也不断得到关注和重视。在深基坑施工作业中要严格执行安全生产规范，确保施工作业的每一个环节有效推进，实现深基坑作业安全、稳定的开展。通过本工程的实践，得出如下结论：（1）该区域工程顺利完工，施工过程中，始终对基坑进行严格监测，基坑变形、沉降等控制始终低于预警值水平，基坑始终处于稳定状态。（2）因工程地质条件复杂，采用桩锚撑联合支护体系，取得很好的施工效果，工程进度得到保障的同时，也实现安全施工，并保证工程质量，通过这种支护方式，可有效控制基坑开挖对周围环境产生的影响，同时也有效对基坑支护结构的变形进行控制。（3）在软弱土地层中，深基坑开挖技术是地下工程施工的关键环节，基坑开挖次序严格遵循“分层、分块、快挖、快撑”的原则，采用三阶段开挖，取得很好的施工效果。
