陳 川，胡 文，王帥亮，宗秀金，鐘 世，萬周全

（江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，江蘇 南通 226100）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市中心的用地越來越緊張，充分利用地下空間已經(jīng)成為一種必然趨勢，超深基坑也隨之應(yīng)運(yùn)而生。此類基坑由于位于中心城區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜、施工場地狹小、周邊建筑物、構(gòu)筑物林立、周邊各類管線遍布、緊鄰地鐵或者輕軌。針對(duì)上述問題，為了實(shí)現(xiàn)減少基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響、解決施工場地、加快施工進(jìn)度等目標(biāo)，工程中常采用逆作法進(jìn)行深基坑的施工［1］。

逆作法超深基坑的施工速度主要取決于土方開挖速度。傳統(tǒng)的逆作土方垂直運(yùn)輸依靠碼頭吊、伸縮臂挖掘機(jī)、長臂挖機(jī)等機(jī)械設(shè)備，花費(fèi)時(shí)間長，影響土方整體的開挖進(jìn)度，而且成本較高，所以如何減少土方的平面轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間及垂直運(yùn)輸時(shí)間是提高土方開挖效率的重要措施。

蘇州中南中心項(xiàng)目利用前期工程試樁、試驗(yàn)錨樁及一柱一樁永臨結(jié)合作為豎向支撐設(shè)置基坑運(yùn)輸坡道，可以直接將車輛行進(jìn)至土方開挖面，節(jié)約土方平面轉(zhuǎn)運(yùn)及豎向吊運(yùn)時(shí)間，有效加快施工進(jìn)度，確?；影踩瑫r(shí)節(jié)約成本，取得良好綜合效益。

1 工程概況

1.1 基坑概況

蘇州中南中心項(xiàng)目基坑總面積約 26 260 m2，基坑總周長約 695 m。其中地下 6 層區(qū)面積約 23 430 m2，基坑周長約 637 m；地下 2 層區(qū)面積約 2 830 m2，基坑周長約 254 m，如圖1 所示。

圖1 項(xiàng)目區(qū)域劃分圖

地下 6 層區(qū)非塔樓區(qū)（裙房區(qū)）挖深 28.5 m，塔樓一般區(qū)域挖深 33.4 m，塔樓深坑區(qū)域挖深 35.2 m，6 層區(qū)總土方量約 75 萬 m3。

6 層區(qū)基坑采用裙房先逆作、塔樓后順作的施工順序，裙房優(yōu)先施工，待裙房底板混凝土澆筑完畢后開始進(jìn)行塔樓區(qū)域的順作施工。為配合逆作施工，總計(jì)設(shè)置 11 個(gè)取土口，采用碼頭吊進(jìn)行土方垂直運(yùn)輸，如圖2 所示。

圖2 挖掘機(jī)配合碼頭吊進(jìn)行土方垂直運(yùn)輸示意圖

1.2 樁基概況

本工程塔樓區(qū)域承壓樁共 719 根混凝土灌注樁（包括試錨樁），直徑為 1 100 mm。非塔樓區(qū)域抗拔樁，一柱一樁在基坑逆作階段作為豎向支撐樁使用。本工程在塔樓區(qū)域共設(shè)置四組單樁靜載荷試驗(yàn)，每組單樁靜載荷試驗(yàn)包括 4 根錨樁及 1 根試樁，4 組工程試樁分布如圖3 所示。

圖3 4 組單樁靜載荷試驗(yàn)樁分布圖

圖4 蘇州中南中心裙房逆作地下室剖面圖

1.3 基坑支護(hù)體系概況

本項(xiàng)目基坑采用兩墻合一的地連墻支護(hù)，2 層區(qū)及6 層區(qū)設(shè)置一道分隔地連墻。6 層區(qū)整體采用逆作法施工，利用六道大剛度逆作結(jié)構(gòu)樓板作為水平支撐，每層圓環(huán)增加邊梁加大支撐剛度；豎向支撐為 84 根角鋼格構(gòu)柱及 347 根鋼管柱。

1.4 水文地質(zhì)概況

基坑開挖范圍內(nèi)主要土層依次為：①層填土，④層粉質(zhì)黏土，⑤層砂質(zhì)粉土，地基承載力建議值為 160 kPa，⑥層粉質(zhì)黏土，地基承載力建議值為 100 kPa，⑧1層粉質(zhì)黏土，⑧2層粉質(zhì)黏土夾粉土，第⑨層粉砂，如圖5 所示。第⑤層為微承壓含水層，第⑨層為第一承壓含水層，第11層為第二承壓含水層，該三層土透水性強(qiáng)。

圖5 基坑土質(zhì)情況圖（單位：mm）

2 數(shù)據(jù)收集

2.1 車輛數(shù)據(jù)

根據(jù)調(diào)研，本項(xiàng)目所選用的最大運(yùn)土車為 8×4 驅(qū)動(dòng)形式，寬度 2 600 mm，每側(cè)后視鏡加擋板寬約 300 mm，理論總寬度 3 100 mm，為保證車輛正常通行，兩側(cè)預(yù)留寬度不小于 250 mm，則運(yùn)土車單坡道總寬度為 3 600 mm。車輛高度 3 450 mm，頂部覆蓋頂棚的高度低于最高高度，則坡道的凈高不低于 3 500 mm。整車重量 15.5 t，額定載重 15 t，總重量 31.5 t，輪胎總數(shù) 12 個(gè)。

2.2 樁基數(shù)據(jù)

本工程單組工程試樁為 5 根工程灌注樁，為便于進(jìn)行承載力測試，樁頂標(biāo)高為地面標(biāo)高；樁端標(biāo)高為 -107.00 m，有效樁長 78.20 m，樁徑 1 100 mm，混凝土等級(jí)為 C50，采用樁端樁側(cè)聯(lián)合后注漿，單樁承載力特征值 16 000 kN（承壓）。五根工程試樁對(duì)稱分布，樁間距為 5 200 mm/3 000mm，如圖6 所示。

圖6 單組工程試樁布置圖（單位：mm）

2.3 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

本項(xiàng)目裙房地下室采用逆作施工，施工階段頂板B0 板的承載力為 5 t/m2，B1 板的承載力為 3.5 t/m2。

3 坡道設(shè)計(jì)與施工

3.1 重難點(diǎn)分析

1）逆作開挖深度深、開挖難度大：本工程基坑裙房區(qū)域開挖深度達(dá) 28.5m，塔樓區(qū)域開挖深度達(dá) 33.4 m，總開挖土方量 75 萬 m3。另地下室采用逆作法施工，機(jī)械需采取暗挖的方法，進(jìn)一步加大了開挖的難度。

2）深基坑變形控制要求高：大體量復(fù)雜環(huán)境下的深基坑工程需加快深基坑的封閉作業(yè)，以有效地減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，同時(shí)受天氣（如長江中下游的梅雨季節(jié)）等因素制約，施工速度尤其關(guān)鍵。

3）坡道安全性要求高：重載土方車輛在行進(jìn)時(shí)對(duì)道路的要求極高，通道必須具備足夠的承載力和穩(wěn)定性。

3.2 設(shè)計(jì)思路

考慮基坑圍護(hù)形式，結(jié)合本項(xiàng)目的工程試驗(yàn)樁基、試驗(yàn)錨樁及逆作裙房結(jié)構(gòu)一柱一樁，將坡道分為三段式結(jié)構(gòu)，第一段坡道利用一柱一樁設(shè)置在裙房逆作結(jié)構(gòu)內(nèi)；第二段坡道由兩組工程試樁及錨樁設(shè)置混凝土棧橋；第三段坡道由原狀土基礎(chǔ)+混凝土面層坡道組成；在混凝土坡道下方接臨時(shí)鋼板坡道并沿塔樓大圓環(huán)弧形設(shè)置，如圖7 所示。

圖7 坡道整體分段示意圖

3.3 設(shè)計(jì)驗(yàn)算

通過建立模型，布置荷載，恒載不低于均布 2 kN/m2，活載不低于均布 35 kN/m2［2］。計(jì)算第一段裙房逆作區(qū)域坡道和第二段高空坡道的內(nèi)力圖，根據(jù)計(jì)算所得的彎矩和剪力配置鋼筋，配筋率為經(jīng)濟(jì)配筋率 1 %，導(dǎo)出結(jié)構(gòu)配筋圖用于現(xiàn)場施工。

第一段坡道計(jì)算所得：三跨跨中最大彎矩值分別為 929.14、864.2、868.7 kN·m，如圖8、圖9 所示。

圖8 第一段裙房逆作區(qū)域坡道模型圖

圖9 第一段裙房逆作區(qū)域坡道內(nèi)力圖

第二段坡道計(jì)算所得：1# 承臺(tái)與 B1 環(huán)梁間架空坡道梁跨中位置彎矩最大，最大彎矩值為 2 168.8 kN·m；2# 承臺(tái)與 1# 承臺(tái)間架空坡道梁跨中位置彎矩最大，最大彎矩值為 1 634.4 kN·m，如圖10、圖11 所示。

圖10 第二段高空承臺(tái)坡道模型圖

圖11 第二段高空承臺(tái)坡道內(nèi)力圖

3.4 坡道施工

1）利用逆作結(jié)構(gòu)中的立柱樁及托換梁柱支承-1.6 m 下 -7.1 m 的臨時(shí)坡道，開挖 B1 層土方（-9.1 m 至表層）。

2）利用 1 組試樁（5 根）施工混凝土有梁承臺(tái)（1#承臺(tái)），連接 1# 承臺(tái)與 B1 層（-7.1 m）大環(huán)梁，利用梁板體系施工架空棧橋坡道，開挖 B2 層土方。

3）利用另外 1 組試樁（5 根）施工混凝土有梁承臺(tái)（2# 承臺(tái)），連接 1# 承臺(tái)與 2# 承臺(tái)，利用梁板體系施工架空棧橋坡道，開挖 B3 層土方，如圖12、圖13 所示。

圖12 臨時(shí)運(yùn)輸坡道剖面圖

圖13 臨時(shí)運(yùn)輸坡道現(xiàn)場圖

4）利用 2# 坡道下方的原狀土層澆筑面層混凝土，并進(jìn)行邊坡支護(hù)，連接 2# 承臺(tái)，開挖 B4、B5 層土方，如圖14 所示。

圖14 接 2# 承臺(tái)向下混凝土臨時(shí)道路模型圖

3.5 優(yōu)點(diǎn)分析

1）安全可靠。工程樁基的承載力高，群樁組成的承臺(tái)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，安全可靠，同時(shí)坡道與逆作裙房結(jié)構(gòu)連接，整體系更好。在初始設(shè)計(jì)坡道時(shí)，選擇距離較近的兩個(gè)試樁群，減小坡道跨度，確保架空坡道的穩(wěn)固。

2）大大加快施工進(jìn)度。車輛通過運(yùn)輸坡道直接下至土層開挖面，直接裝載土方運(yùn)輸至場外，相較于垂直吊土設(shè)備，在 10 m 高差時(shí)，數(shù)據(jù)顯示坡道裝載效率是輪式碼頭吊裝載效率的近 3 倍，大大提高了土方的開挖進(jìn)度。土方開挖速度加快，基坑暴露時(shí)間減少，有效控制了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，確保基坑和周邊環(huán)境的安全。

3）試樁錨樁永臨結(jié)合。在樁基施工階段，根據(jù)現(xiàn)場的動(dòng)線排布，選擇合理的臨時(shí)運(yùn)輸通道路線，選擇合適的工程樁作為承臺(tái)的基礎(chǔ)。在選擇承臺(tái)樁基時(shí)，首選工程承壓樁設(shè)計(jì)圖紙中的靜荷載試驗(yàn)樁，靜荷載試驗(yàn)樁由于需要進(jìn)行豎向承載力檢測，樁基頂部為原狀土層面標(biāo)高，在后期施工承臺(tái)時(shí)，直接對(duì)試樁進(jìn)行破除，無需額外補(bǔ)澆混凝土至坡道設(shè)計(jì)標(biāo)高，降低了施工成本。

4 結(jié)語

1）在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段，提前考慮坡道豎向支撐結(jié)構(gòu)與工程樁或工程試樁永臨結(jié)合，無需新增臨時(shí)坡道樁基及后期額外破除，可顯著節(jié)約坡道施工成本。

2）臨時(shí)坡道宜滿足以下條件：①通行寬度不低于7 200 mm；②坡道凈高不低于 3 500 mm；③坡道坡度≤10°；④高空坡道應(yīng)弧形布置，增加長度，降低坡度，確保車輛行車安全；⑤坡道應(yīng)配備防滑措施和兩側(cè)安全防撞措施。

3）施工組織設(shè)計(jì)及深化設(shè)計(jì)過程中，綜合規(guī)劃坡道路線、結(jié)構(gòu)施工、土方開挖方案、監(jiān)測點(diǎn)位、降水井位置等，避免基坑施工過程中相互沖突。Q