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填海区软基超大型基坑土方开挖及降排水施工技术

2021-05-27王振江雷顺详李晨光

城市建筑空间 2021年4期
关键词:栈桥坡道排水沟

王振江,雷顺详,李晨光

(中建一局集团第二建筑有限公司,北京 102600)

1 工程概况

该项目位于深圳市宝安机场以北、空港新城南部,为西部沿江新城(一期)土地整备区。项目占地面积125万m2,总建筑面积158万m2,由一条1.8km长的中央通廊将两侧的16个2万m2展厅,1个5万m2、2个2万m2的多功能厅,2个登录大厅,1个接待大厅串联而成。

项目周边已建成海上田园,东侧以旧工业厂房和城中村为主,西侧主要为填海区,北侧为会展二期用地。项目整体周边场地开阔,距离已有建筑物较远,但在会展中心周边有河道治理、配套商业、地铁、市政路、综合管廊等项目与会展中心同期进行,对施工交通组织影响较大。

2 工程水文地质条件

2.1 水文条件

场地地下水类型主要有第四系孔隙潜水和基岩裂隙水,其中第四系孔隙潜水主要贮存于人工填土层中的杂填土和填石层,以及海陆交互相的粉细砂、中粗砂和砾砂层中。场地地下水埋深较浅,为0.30~3.20m,高程为-5.550~-1.800m(相对标高),平均埋深0.55m,平均高程-3.550m(相对标高),钻孔内水位变化不大,落潮时钻孔水位高于河水位,涨潮时与河水位基本持平,地下水受潮汐影响钻孔水位涨幅为0.09~0.15m。填土层为河水与堤岸地下水联系的主要通道。基岩裂隙水主要赋存于弱~微风化混合花岗岩裂隙中;接受上覆孔隙潜水和地下径流补给。其富水性及导水性受断裂构造控制,具各向异性,不排除局部破碎带有地下水量较大的可能。

2.2 地质条件

工程区内原始地貌主要为河涌、沟渠、鱼塘和滩涂,后经填海形成现状陆域。勘察结果表明,场地土体构成如图1所示。其中1层地下室基坑底部分位于素填土上,部分位于淤泥上;2层地下室基坑底大部分位于淤泥上,局部位于人工填土、粉质黏土、黏土上。

图1 土层剖面

3 基坑支护设计

地下2层区域为中廊及登录大厅,基坑支护采用双排支护桩加混凝土内支撑,其中前排为荤素咬合桩,后排为荤桩,桩径均为1.2m;基坑内共设置28道对撑,6道Y形撑和11道角撑。地下1层区域为汽车坡道,支护采用双排管桩及钢板桩支护,边坡采用钢筋结合喷混凝土方式。基坑支护平面如图2所示。

图2 基坑支护平面

4 土方工程概况

本工程土方开挖主要集中在中廊、南北登录大厅及与地铁连接通道区域(见图3),自然地面设计标高-2.900m,现场实际标高-2.900~-2.700m,土方开挖方量以-2.900m计算,坑底标高为-12.600m,总计约362万m3。

图3 土方工程概况

5 降排水措施

深圳市每年4—9月为雨季,年降雨量约1 933mm,项目开工时正处雨季,其中土方开挖阶段为降雨量最大阶段。

5.1 基坑外部排水系统

展厅之间支路两侧设置支排水沟,东西2条主干道内侧设置主排水沟,基坑顶边设置排水沟和集水坑,用于截住外部来水和抽排基坑内水。集水坑内水抽排至支路排水沟后,经三级沉淀池处理后汇入主排水沟,主排水沟内积水汇入场外河涌(见图4)。

图4 基坑降排水布置

5.2 基坑内部排水系统

1)土方分层开挖时,沿坑底设置截面尺寸500mm×500mm排水沟,排水沟每隔30m设置1个1m深的临时集水坑,并放入水泵。开挖过程中如遇含水量较大时回填碎石和回填砂石,提前设置5m深疏干井,将土层水排出后再进行土方开挖。

2)在底板下石粉换填层设置盲沟,横纵间距18m,基坑底积水汇集到盲沟后,分为2条排水路径:①盲沟与后浇带交汇处设置集水坑,坑内布置潜水泵进行抽排水;②基坑周边设置集水井,间距36m,盲沟积水排入集水井,集水井内水抽排至坑顶排水沟内。

6 土方开挖及内支撑施工部署

6.1 总体施工部署

本工程总占地面积约125万m2,桩基单位根据其施工部署,对桩基完成场地分片移交。为降低项目施工组织难度,同时满足建设工期要求,在土方开挖过程中,采用“分区作业,区间平行”的施工组织理念,将场地划分为7个片区平行组织施工,如图5所示。

图5 土方工程分区

在场内外交通方面,为保证土方开挖期间车辆的正常通行,沿展厅之间设置8m宽的支路,沿场地四周设置16m宽内环路,与场内支路相连。场地外侧设置4条钢栈桥,如图6所示,其中1,2,3号钢栈桥宽17m,4号钢栈桥宽8m。钢栈桥与场内环路相连,其中1,4号栈桥土方运往伶仃洋海边,2,3号栈桥土方运往东莞虎门。

图6 场内交通布置

6.2 施工组织

该项目土方开挖属于混凝土内撑的基坑开挖,各区域在“分区作业,区间平行”的基础上,严格遵守“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的规定。开挖主要工序流程为内撑区域素填土开挖→内撑施工、养护→无内撑部位素填土开挖→无内撑部位淤泥开挖→内撑下方淤泥开挖。总体施工工序共分3个阶段,如图7所示。

图7 阶段开挖立面

1)第1阶段 开挖至内支撑底,开挖深度3.1m,第1层1.6m,第2层1.5m,再进行内支撑施工。

2)第2阶段 内支撑底部土方开挖,开挖深度4.0m(保证内支撑底部能行车),分2层开挖,每层2.0m;遇到淤泥时,分层厚度不大于1m。

3)第3阶段 开挖深度2.6m(包含1.5m石粉换填),分2层开挖,第1层1.1m,第2层1.5m,再进行底板施工。

6.3 基坑开挖

因该项目基坑占地面积较大,以B2中廊施工段为例进行说明。该项目各施工段开挖方式基本一致,占地面积约1.4万m2,开挖深度9.7m,挖方量约13.4万m3。内撑采用混凝土大跨桁架式内撑,同时桁架下方(部分在上方)设置混凝土板,以增大桁架刚度。B2中廊区域共3道对撑,内撑施工工作量较大,占用工期较长,在土方开挖初期,应优先保证内撑区域的表层填土开挖。同时,开挖范围应比桁架内撑宽度外扩4m,以保证内撑施工时具有足够的作业面。

6.3.1 第1阶段:内支撑之间表层素填土开挖

将B2中廊区域以中间内支撑为界限,划分为A1,A2两个区块,每块平行施工。采用“中心岛式”开挖,先开挖坡道底下的土,随后挖掘机向基坑内侧行进,及时出土,运土车辆通过临时坡道进入基坑内。开挖过程分2层开挖,第1层开挖深度1.6m,第2层开挖深度1.5m;每层作业完毕后及时沿坑边设置临时排水沟及集水坑,如图8所示。

图8 第1阶段土方开挖顺序

由于B2与相互邻施工段B3桩基移交时间相差5d,B2与B3交接区域开挖时采取放坡形式,坡度1∶1.7;边坡支护采用8@200×200,长1m的钢筋结合喷射C30混凝土(100mm厚)的方式,在坡顶设置防护栏杆确保施工安全。当相邻两区域移交时间大于15d时,采用钢板桩支护,确保土方开挖安全。

6.3.2 第2阶段:内支撑板底土方开挖

A1和A2采用“中心岛式”开挖,先开挖坡道底下的土,随后挖掘机向基坑内侧行进,及时出土,运土车辆通过汽车坡道进入基坑内。开挖过程分2层开挖,第1层开挖深度2m,第2层开挖深度2m,遇到淤泥时,分层厚度不大于1m。内支撑底部土方开挖须待内支撑达到设计要求强度的80%及相邻区段内支撑形成后方可开挖,如图9所示。

图9 第2阶段土方开挖顺序

6.3.3 第3阶段:土方及淤泥开挖

坡道沿前排支护桩设置,第1层采取逐渐向坡道退挖的方式进行开挖,开挖深度1.1m;此过程进行A2坡道挖除,保留A1坡道。基坑内采取回填砖渣并铺设钢板形成施工道路和挖机操作平台的方法进行挖掘。第2层超挖1.5m为换填深度,必要时可采取挖机倒运淤泥方式运至坡道附近装车,待换填完毕挖除A1坡道。如图10所示。

图10 第3阶段土方开挖顺序

7 结语

本工程属于超大面积基坑土方开挖施工,场外设置钢栈桥、场内设置16m宽主路及8m宽支路,满足土方开挖及结构施工需要。由于土方开挖量大,工期紧,将基坑分为7个大区平行施工,确保超大面积深基坑开挖工作顺利进行。同时基坑施工中采用信息化施工手段,随时监测基坑的各项受力、变形数据,及时分析、调整施工方案,确保超大面积深基坑工程安全稳定施工。

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