傅柏勇 毛建康 宋志辉

1. 浙江协力建设有限公司 浙江 杭州 310030；2. 浙江省三建建设集团有限公司 浙江 杭州 310016

随着经济的发展和社会的进步，超深基坑工程项目越来越常见，其中当基坑土方开挖深度超过10 m时，出土效率将面临较为严重的降效问题[1-2]。为保证土方开挖效率和工程工期，业内技术人员和专家进行了一定程度的优化探索。

陈学光等[3]针对20 m深度的深基坑，设计采用了一种土方组合开挖技术，即采用“栈桥、出土平台＋预留出土洞内中心岛式土方开挖＋支撑结构下盆式开挖”的方案，使基坑出土效率达到2 100 m3/d。

程亮[4]基于某21 m深的狭小场区超深基坑项目，通过妥善处理与支护施工交叉作业场地占用问题，分步分段进行开挖作业，优化布置场区内走向和坡度，合理安排土方坡道改移作业时间，及时对坡道进行恢复，实现土方开挖综合效率近2 000 m3/d。

胡海英等[5]依托深圳平安金融中心大厦项目，为保证开挖深度达约34 m基坑的出土效率，借助圆环支撑设计了栈桥坡道出土，取得了较好的效果。

阳凡等[6]在传统出土方法的基础上，通过设计一套完整的多功能组合出土系统，使3台起重机均可吊装开挖装备至基坑挖土处，从而有效加快出土进度。

王龙等[7]为实现基坑土方的快速高效出土，创造性地在出土坡道的临时挡土墙中设置了钢板桩，使出土通道基于对撑和出土坡道而形成，达到了高效经济的效果。

覃敏宁等[8]则设计了一种螺旋形栈桥，借助桩基＋钢格构＋钢构造＋混凝土栈桥的形式，实现了在圆环支撑内侧的高效出土，解决了深基坑无法设置直线出土坡道的难题。

综上所述，根据基坑不同的支撑设计形式，可结合实际工况，采取不同的出土方式。本文在前人研究经验的基础上[9-12]，结合某项目深基坑开挖实例，通过将超深基坑分解成若干个较浅的浅基坑，保证渣土车均能直接在作业面装土外运，从而形成了一种新型的深基坑土方出土方案。

1 工程概况

背景案例中的大型综合体项目位于繁华的城市中央商务区，整个用地近似呈矩形（图1），主要业态为地下室、商业、办公楼及酒店型公寓，为典型的超高层工程。项目基坑周长近500 m，土方开挖量逾30万 m3，基坑开挖深度在24～31 m之间，采用“两墙合一”地下连续墙围护形式。

图1 项目基坑俯瞰示意

2 施工重难点分析

2.1工程工期紧

在地下连续墙及桩基施工阶段，受到相关政策停工及秋冬季大气污染治理停工等影响严重，最终使土方开挖的实际开始日期较合同规定的开始工期滞后了3个月，但甲方要求底板浇筑完成节点以及工程整体竣工交付日期不变。同时，超高层施工结构工期相对固定，工期挖掘潜力集中在地下阶段。按合同规定且倒推工期，土方开挖及支撑施工阶段有效出土时间仅150 d。

2.2土方开挖任务重

本工程基坑安全等级为一级，且位于以淤泥质土、粉砂、杂填土为主的软土地区，土质较差。工程基坑土方开挖量逾30万 m3，挖深超过30 m，已达到第一承压水层的隔水层底部，随时有突涌风险。同时，受环保高压态势影响，每天仅夜间8 h允许渣土外运。因此，为保证按期履约，需充分利用时空效应，快速完成基坑土方开挖任务，减少变形累积。

2.3常规出土方法效率低

项目地处繁华区，现场场地十分狭小，周圈用地红线距基坑边仅3.0～4.4 m。无法形成环形道路，导致无法投入大量开挖机械设备。经BIM技术的开挖工况模拟分析，推算土方开挖所需时间超过200 d，远无法满足预期的150 d要求。其中，基坑在10 m深度内的出土效率可达3 000 m3/d，而之后的深层土方出土降效十分严重，平均不足1 500 m3/d，导致工期拖后较多。

3 解决对策与主要思路

项目现场投入的挖掘机、渣土车等十分充足，且基坑支撑已由5道支撑变为4道支撑，满足挖掘机掏土需要。基于该实际情况，从加快土方开挖、节约工期等方面的需求考虑，提出新型出土方案的基本设计原则为：渣土车可以直达坑底进行土方外运；优化利用基坑空间，降低时间成本；开挖时应用装土效率更高的挖掘机，而摒弃效率不高的抓斗机。

具体来说，通过将一个超深基坑在平面上通过出土岛分解成若干区域，实现多点出土。再结合支撑，将整个基坑在深度上分解成若干较浅基坑来施工，使得深层土方的出土效率对比浅层土方的出土效率降效在85%以内。因此，提出的总体方案为“结合支撑＋坡道栈桥＋多点出土”，即与支撑相结合，设置坡道式出土栈桥，渣土车直接行驶到土方开挖面，利用与支撑结合的多个出土平台，由挖掘机装土后直接运输出场。

4 应用关键点

4.1栈桥布置方式

本项目栈桥采用一桥四岛形式，如图2所示。渣土车需穿过支撑间众多的格构柱，但靠近场外道路，进出场便利。出土岛均布置在南北两区，适合平衡对称开挖的原则，且不影响塔楼施工，出土效率高。对栈桥采用一定的安全防护措施，可保障渣土车行驶安全。

图2 “一桥四岛”式栈桥布置

初步设计完成后，利用REVIT、NAVISWORKS等专业软件建立三维模型，将支撑与栈桥合二为一，对支撑和即将施工的正式结构进行碰撞检查，不断地修改模型布置，达到不影响支撑以及即将施工的塔楼结构的目的。同时，利用漫游技术对比相较实际尺寸稍大的渣土车模型进行漫游分析（图3），考虑拐弯角度，对栈桥进行进一步的深化布置。

图3 利用漫游技术对栈桥进行进一步深化布置

4.2栈桥竖向支撑结构

栈桥竖向支撑结构采用灌注桩上插格构柱形式，格构柱工厂预制，现场施工，操作简单。格构柱为典型的竖向支撑结构，安全系数高。具体实施时，通过设计确定，最后选择四肢角钢作为肢件，选择460 mm×400 mm×12 mm的钢板周边满焊作为缀材，插入灌注桩深度3 500 mm。通过对栈桥梁深化布置，利用现场已有工程桩，不进行补桩。对格构柱的加固进行深化设计复核计算，通过377 mm直径钢管与160 mm×160 mm×16 mm的角钢进行加固。由第三方监测机构进行每日监测，若出现异常应及时采取对策。

4.3栈桥桥面结构

本项目栈桥面板采用钢筋混凝土梁板，施工简单，技术成熟，与钢混支撑连接节点处理简单，且刚度和稳定性容易得到保证，适合大型渣土车进出。通过对作用力进行受力分析，对栈桥防滑用的预埋角钢进行深化设计。选择5#角钢作为预留预埋，角钢间距400 mm，预埋完成后进行检查验收。验收合格后进行混凝土浇筑（图4）。

图4 防滑角钢施工效果

4.4安全防护结构

项目栈桥采用双波板围挡，防护效果好，能有效防止车辆行驶时偏离栈桥。实施时，在栈桥上预留锚板，间距3 m布置，工字钢做围挡支柱，满焊在锚板上（图5）。在工字钢翼缘上穿孔固定方钢管，顺栈桥方向斜向布置，保证围挡顶高于栈桥1.5 m（车轮一般高1 m）。方钢管采用螺栓与焊接在锚板上的工字钢进行连接，保障方钢管可以周转使用。

图5 防护围挡节点

5 实施效果

出土栈桥平台全面实施完毕后，对渣土车在栈桥上的行驶以及出土情况进行了试验，发现渣土车能够直达坑底直接取土运出，出土路线顺畅、高效。最终，项目提前合同节点近90 d即完成了四道撑、五步土的土方开挖施工，平均日出土能达到178车，每车土方能运输15 m3土。日均出土量达到2 670 m3，高峰日出土3 705 m3，高效地完成了土方开挖任务，保证了工期节点。

6 结语

在本项目软土地区设计图纸无法满足快速出土、基坑施工安全的背景下，创新提出了新型出土栈桥平台，土方开挖全程没有使用长臂挖掘机和抓斗机械等，只在最后使用塔吊和汽车吊吊运坑中剩余的小型挖掘机。实现了快速出土，节约工期的目的，并且提升了项目的科技创新管理水平。总结的施工技术在今后复杂深基坑施工应用中具有很强的推广价值。施工过程中快速出土快速形成支撑，充分利用时空效应，基坑监测数据一切正常，确保了基坑的安全性。