超大型基坑开挖探讨

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工程概况
　　嘉兴市国际中港城——商贸城工程位于嘉兴市中环南路与双溪路交汇点偏东北方向，由浙江盈兆房地产开发有限公司开发，浙江中成建工集团有限公司施工总承包建设。该工程为一港商投资兴建的超大型商业广场，地下一层，地上六层，总建筑面积255397平方米，其中地下室面积47123平方米，呈Y形，基础为预应力管桩伐板基础，基坑开挖面积达50000平方米，开挖深度自自然地坪以下5.4米至8.6米，总挖土方量约30万立方米。
    支（围）护方案选取
　　1.临近工程参考
  　相邻工程为同一地块同期开发的另一单位工程，地下一层约10000平方米，基坑开挖平均深度为4.5米，具有相同的基础型式，比本工程早一些开工，基坑开挖采用1:1两级放坡，基本不做任何支（围）护，个别地段打设木桩。根据开挖和施工过程中边坡的变形和位移情况，发现普遍出现不同程度的滑坡现象，部分地段较为严重。
　　2.边坡稳定计算
　　利用地质勘察报告中基坑范围内土层参数、开挖深度及计划放坡坡度，我们使用同济大学启明星系列软件中边坡稳定分析计算软件SLOPEv1.0对该工程边坡稳定进行了验算和分析。由于我们准备充分，措施到位，施工过程中没有任何事故发生。
　　3.支（围）护方案确定
　　经综合分析比较，最终的开挖方案确定为两级放坡，坡度为1：1（上坡段）和1：1.2（下坡段），C15素混凝土80毫米厚护坡，内插竹片，坡脚处打设3米长木桩，直径100～150毫米，间距800～1000毫米。并做好基坑内的降水和排水，基坑外防水，减少地下及地表水对边坡和地基的侵蚀冲刷破坏。
    开挖试验
　　本工程基坑具备了进行开挖试验的条件：第一，该基坑面积为50000平方米，周长约1500米，属超大型基坑，即使试验模型取为10％，也有5000平方米，试验的数据具备可信度；第二，试验时基坑边坡即使出现滑坡，对周围环境的影响也不大；第三，本工程确定春节后全面开挖。这一开工日期为开挖试验创造了具备时间效应和气候效应的条件。春节前后是嘉兴地区雨雪霜冻最集中的季节，我们在征求了设计、监理、建设方等意见后，利用春节前这一时间上的空隙，以设计好的开挖方案进行约4000～5000平方米基坑的试开挖，按照正常的施工进度进行开挖、围护、降水，并将基坑暴露和垫层封闭，派专人定时测量基坑位移和变形，春节期间照常观测。基坑经过两个月雨雪霜冻的洗礼后，基本上保持稳定，说明我们设计的基坑开挖围护方案是适合本工程的，只是在地质较差的局部区域出现混凝土护坡开裂，边坡出现滑移迹象，说明应该在类似区域将木桩加密，必要时改打钢板桩或槽钢护坡。另外，出水量与计算基本一致。
    基坑开挖
　　1.开挖顺序
　　本工程基坑面积较大，为避免混乱及合理安排流水施工，事先确定了合理的挖土推进方向，自D区D-A轴向C区推进，之后，一分为二，分别向A区和B区推进。A、B区后期开挖的土方直接用于D区早期开挖部分的回填。该工程基坑自2005年3月1日全面开挖，5月20日全部土方开挖完毕，历时81天，比计划略有提前。日平均出土量3700立方米，日最大出土量6000立方米。
　　2.开挖工艺
　　土方开挖以机械为主人工为辅，挖土采用反铲挖掘机，土方运输采用自卸式翻斗汽车。大型反铲挖掘机负责地下室底板以上部分的土方开挖及将基坑底部小型挖机传递过来的土方，再二次传递到地面上；基坑内采用中型挖掘机，负责底板下承台部分的土方开挖，因其工作半径较小，故须将所挖土方传递至大型挖土机的工作半径范围之内；小型挖掘机负责底板下的基础梁土方开挖，因其工作半径更小，须将所挖土方传递至大型或中型挖掘机的工作半径范围之内。边坡修平以后，由挖掘机配合，在坡脚处打设木桩；及时在坡面插上竹片，浇筑护坡混凝土，并覆盖塑料薄膜保温养护。
    特殊情况处理
　　该工程基坑最大的特点在于其面积巨大，由此引发的地质条件分布不均为基坑工程施工增加了不小的难度，需要根据具体情况具体处理。
　　1.消防电梯井等局部深挖部位施工
　　该工程设有5部消防电梯，其中4部电梯井标高为负7.250，加上1.6米高承台和200毫米厚垫层，基坑深度要求达到负9.050。根据挖出情况来看，坑底出现大量流砂，必须尽快封闭，否则对工程极为不利。我们将100毫米厚碎石垫层改为200毫米厚速硬混凝土进行止水，在其上再浇筑垫层，绑扎钢筋，并将该承台和电梯井先行浇筑，地梁钢筋预留，确保了消防电梯井等局部深挖部位的成功施工。
　　2.局部加固
　　在本工程场地东北处，建有一座另一单位工程的两层办公室钢板活动房，如果在该部位仍然按正常坡度开挖的话，将直接挖至该活动房的墙脚处。为保留该活动房，加大了该部位基坑边坡坡度，加密加设多道槽钢桩和木桩挡土，确保其安全，并力保不出现影响正常使用的大变形。
    结论:
　　现阶段，政府正逐步将城市化进程的焦点引向城郊或开发区，建筑密度远小于市中心，作为基础设施的大型工程的建设往往伴随大型或超大型基坑施工，最为经济简单的放坡开挖必定是首选。而超大型基坑的地质分布往往并不均匀，造成基坑施工方案不能一刀切，多种支（围）护方式并存，在时间和空间上进行优化配置，可以节约成本，提高效益，有条件的工程做一下“开挖试验”还是非常有意义的。