[ 摘  要 ]本文针对 3种不同类型的复合群坑的施工策划与施工组织研究，探索软土地基条件下针对多层次复合基坑群既高效施工又保证安全的技术路线。

[ 关键词 ]复合；基坑群；高效施工；组织

 

      随着土地资源稀缺的日益显著，现代城市规划向集约化、可持续发展的要求日益提高，在建筑业中集中反映在集商业、交通等综合性建筑的广泛出现，现代都市的规划已从平面布局向空间综合规划转变，并逐步形成了结合地面、地上及地下的大纵深都市格局，随之各种多层次、相互邻近、相互交叠的组合式群体基坑应运出现。顾名思义群体基坑一般由多个在空间上相邻、叠合或穿越的不同挖深、不同造型的单一基坑组合而成。与单一基坑相比，组合群坑建设周期长；基坑体量大、体型复杂，群体基坑的复杂性要远远大于单一基坑，施工组织除了考虑自身以外还要考虑与周边基坑的协调及对周边环境的影响，如何做到高效安全是亟待研究的课题。本文就是依托不同类型基坑群的施工组织探索软土地基条件下多层次复合基坑群的高效施工技术。

 

      此类基坑群的范例背景工程由地下 3层、上部 4层高主体商业裙房及 2栋 45层办公塔楼组成，总建筑面积为 44万 m²。主楼结构形式为现浇钢筋混凝土框架 - 核心筒结构体系，建筑总高度 195.5m。基坑开挖深 18m，基坑占地面积约 58 000m²，基坑呈狭长型布置，总周长约1 200m，居于轨道交通和高架道路之间，且距基坑较近，仅 25m 左右，环境保护要求十分严格。整个基坑采用逆作法施工，利用地下室结构梁板作基坑围护水平支撑，以有效减少施工对周边环境的不利影响。

      针对这样的区域性超大基坑，采取分坑施工的技术路线是解决高效安全施工问题的有效手段，既能分块组织流水又能减少超长、超大带来的基坑变形风险。针对基坑特点，对整个基坑分成 5块区域（图 1），全部采用逆作法施工。基坑周边围护采用 1 000mm 厚“两墙合一”地下连续墙兼作地下室外墙。分隔形式采用 800mm 地墙及800@1 000钻孔灌注桩和ɸ850@600三轴搅拌桩形式。由于基坑呈狭长型布置，周长约 1 200m，单边最长达到 550m。若Ⅰ至Ⅴ区流水施工，对整体支撑围护结构有一定危害，所以采取跳仓施工，先Ⅱ、Ⅳ区，后Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ区施工，每层板依此类推。

      每块区域的施工流程如下：护壁搅拌桩、导墙、地下连续墙施工→工程桩及钢管立柱桩施工，坑底加固旋喷桩施工→基坑开挖至绝对标高0.90，浇注 200厚垫层，开挖深度 2.3m → B0层板带及与之相连的地墙冠梁施工，并达到 70% 强度时洞口处安装临时支撑→ B0层板带达到设计要求混凝土强度时，拆除 B0层板带排架→中心岛挖至 B1层土至绝对标高 -4.30m，浇注 200厚垫层→ B1板边跨抽条挖土，随挖随浇捣垫层，施工结构→ B1板养护期间对 B0板进行补缺施工→ B1层梁板达到设计要求混凝土强度时，中心岛开挖至 B2层土至绝对标高 -9.30m，浇筑 200厚垫层→ B2边跨抽条挖土，随挖随浇捣垫层，施工结构→ B2层板带达到设计要求混凝土强度时施工裙房结构→挖至基坑底面绝对标高 -14.45m，浇筑底板垫层，裙房结构逐层施工→底板边跨抽条挖土，随挖随浇捣垫层，施工结构→裙楼区底板施工，主楼区施工底板内支撑→主楼区底板挖土，主楼底板施工→上下连接内衬墙及扶壁柱施工→地下室竖向结构柱补全，主楼区顺作施工。

      此类基坑群的范例背景工程由地下４层、地上６层主体商业裙房及 1幢高 139m 的 31层办公楼、2幢高 99m 办公楼组成，总建筑面积 31.5万 m²。基坑开挖深度约 17.5m，基坑面积约40 000m²，北块主楼 A、B 栋开挖深度 17.9m，南块 C 栋开挖深度 20.6m。该基坑内有 1个长约200m 的轨交基坑穿越，其中地下 4层为轨道交通车站站台层，车站东西两端设盾构井。车站顶板为零覆土，标准段底板埋深约为 24.7m，东端头井底板埋深最深 26.325m，西端头井处底板埋深为 25.9m（图 2）。

      对于这样的基坑，采用平面分区立体交错的施工技术路线。由于轨交基坑与大基坑是两个设计施工紧密结合的共同体，整个大基坑开挖围护方案要充分考虑轨交车站盾构施工及铺轨时间要求。经多次筹划将工程划分两段，先施工地铁东西端头井，以满足盾构推进的时间节点；再开挖车站中间段及大基坑。为确保车站结构完成节点，将地铁分隔地墙升至第 3道支撑下，当大基坑开挖至第 3道支撑后先开挖地铁中间段，完成地铁车站结构后再继续开挖大基坑土方。如果地铁铺轨时间延期，该方案还可以根据实际情况调整，在保证地铁时间节点前提下，完成大基坑垫层后再开挖地铁。

      最终本工程的实际工况：①端头井开挖及端头井结构施工，端头井内临时板撑施工及监测点设置；②施工地铁及大基坑的地墙、工程桩、立柱桩并开始进行高压旋喷桩土体加固，同时开始预降水；③开挖整个大基坑的土至坑底，并逐层施工 4道混凝土支撑及围檩，完成后开始施工大基坑底板；④施工大基坑底板，同时开挖地铁标准段基坑，逐层施工支撑，完成后施工地铁底板；⑤施工地铁车站层结构及顶板，并将车站层顶板与大基坑底板连接；⑥施工大基坑 B3、B2、B1和 B0层楼板。

      1）东、西两端头井结构在大基坑挖土前已施工完毕，两侧大基坑挖土深度达 17m，土体对已完成地铁结构产生的压力十分巨大，因此进行大基坑挖土及支撑施工必须首先考虑对已完成的地铁车站结构进行保护，以防止产生漂移、变形、不均匀沉降或隆起等影响。基坑开挖过程中大量土体的卸荷及分隔墙在前后水土压力差作用下，将不可避免发生基坑的回弹隆起及围护体的水平变形，因此必须采取针对性的措施最大限度地降低其影响，实现对地铁结构的保护。外侧大基坑开挖和水平结构以及水平支撑的施工工序根据分区、分块、对称和平衡的原则制定，同时应保证地铁结构两侧的水平支撑尽快形成。

      2）在已完成地铁结构内布置若干监测点，挖土期间对车站进行实时监控，特别是围护墙、楼板的平面位移、不均匀沉降或隆起等。

      3）大基坑土方开挖前，地铁车站东、西端头井结构已经完成，由于车站结构楼板和大基坑支撑不在同一标高，无法满足支撑传力要求，故在地铁结构内设置 3道和大基坑支撑同标高的混凝土临时板撑，起传力支撑轴力及抵抗变形的作用，在地铁结构两侧挖土施工前必须将板撑施工完毕并强度达到 80％后方可进行两侧土体开挖。

 

      此类基坑群的范例背景工程是由自然博物馆工程、地铁 13^#线 1期 9标段自然博物馆站工程和静安 60^#地块工程 3个大型工程的基坑所组成。从建筑规模和布局上看，是集大型公共展示场馆、轨交车站与超高层商务楼宇组成的典型综合性建筑群落；在地下空间的建设上即形成了以自然博物馆、静安 60^#地块基坑为主体，叠加轨交车站基坑的多重组合式深大异形基坑群工程（图 3）。

      在施工工期要求上可以明显看出 3个工程明显搭接，在地域上各工程基坑形成紧邻、嵌套等复杂立体衔接，因此为确保各工程工期及施工可行性，将各工程独立进行施工布局安排，明显不具备可行性。同时综合周边环境，在市中心如此复杂环境条件下建设如此大体量的群坑工程，如何在确保基坑及周边环境安全的前提下保证各工程的质量及工期，就必须对群体基坑施工进行总体筹划，设定合理的施工组织。

      1）13^#南端头井基坑工作体量较小，且最早具备施工条件，同时为满足盾构下放及推进的时间节点要求，作为独立基坑考虑。由于端头井范围内有自然博物馆结构，在南端头井结构施工阶段需考虑后期与自然博物馆结构衔接。

      2）13^#车站区间在平面上全部位于自然博物馆基坑投影范围，在纵深上落低于自然博物馆基坑，即区间顶板即为自然博物馆底板。故筹划时将这两个基坑同步考虑，将地铁区间段视为博物馆基坑内的坑中坑，形成组合基坑，既可以满足2个工程施工的同步性，同时比先后独立施工大大减少 2个基坑围护支撑体系的造价。

      3）由于场区内有在使用中的山海关路贯穿于13^#线车站主体，因此在 13^#线车站主体基坑施工阶段需设置临时市政通路，确保满足公共交通道路要求。考虑13^#车站工程在南北向贯穿地块，要保证有山海关路的临时翻路，必须分阶段施工车站工程，为临时翻浇道路提供通行场地。在此条件下将车站主体中部狭长区域、结构相对简单部位划分出车站中段，即将车站主体划分为车站北段、中段和南段。在车站南段施工阶段，使山海关路翻浇至中段及 60^#地块南坑通行；在结构完成、山海关路回翻后，再进行车站中段及 60^#地块南坑施工。

      4）13^#线自然博物馆车站主体南段在平面位置与自然博物馆工程毗邻，按工程进度，车站主体工程基坑施工略滞后于博物馆工程。从基坑体量车站基坑较小于博物馆基坑。如博物馆工程完成 B0板后再进行车站基坑施工，则车站基坑将滞后 20个月，无法满足车站在盾构向南京西路站推进阶段作为出土口的节点要求，同样反之也无法满足博物馆的竣工节点要求。所以从满足 2个工程的工期目标要求出发，综合考虑 2个工程基坑施工筹划具有必要性。同时结合 2个工程的围护形式、结构特点，将 2个基坑采用共坑施工具有可行性，即在筹划上将博物馆基坑和 13^#线车站区间段基坑和 13^#线车站主体南坑作为一体施工的群体基坑进行筹划。

      5）结合静安 60^#地块主楼与裙房布置的结构特点，将工程基坑按主楼、裙房划分为 2个独立基坑，先施工北侧主楼部位基坑，再施工南侧裙房部位基坑，这样既不影响主楼主体结构的施工进度，又将基坑化大为小，在北侧主楼基坑施工阶段与自然博物馆及车站基坑尚保持相当距离，大大减小了基坑施工阶段的安全风险。

      6）车站主体北段位于场区的东北侧，与静安 60^#地块北坑比邻。由于 60^#地块相对较晚开工，车站北段由于受盾构向汉中路站推进时间条件限制，无法满足与 60^#地块共同开工的条件，因此作为独立基坑施工。

      经过对地块内 3个工程的统一筹划，由南向北确定如下基坑组合形式：车站南端头井基坑；自然博物馆、地铁区间段和车站主体南坑（含外挂基坑）组成的群体基坑；60^#地块裙房基坑（南坑）；车站主体中段基坑；60^#地块主楼基坑（北坑）；车站主体北段基坑（图 4）。

      整个基坑群的施工流程如图 5。通过对地块内 3个工程的基坑划分、组合筹划和施工搭接筹划及建立在此基础上的设计优化，使得基坑及周边环境的安全性在理论上得到保证；确保了施工期间周边市政道路的正常使用；同时使得工程建设工期的实现具备了可行性。

 

      大规模综合地下空间的建设引发了一系列技术问题。一方面地下空间工程的大型化和造型的复杂化首先面临的就是基坑自身安全问题；其次，基坑开挖导致的地层移动会使周边的建筑物以及地面道路发生附加变形；同时由于开发的综合化，将原本已相当复杂的大型深基坑工程再进一步组合、叠加，由基坑工程引起的安全和环境保护问题变得日益突出。在此情况下，开展软土地基条件下多层次复合基坑群高效施工组织的研究既能实现工程的高效施工，又能使工程处于受控状态，确保基坑及周边环境的安全。