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上海銀行數(shù)據(jù)處理中心超大深基坑土方開挖技術(shù)

文檔作者：李華杜長勤陳克明文檔來源：上海市浦東新區(qū)建設(shè)(集團(tuán))有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月13日
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2010年1月
第39卷第1期
施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY 7l
上海銀行數(shù)據(jù)處理中心超大深基坑土方開挖技術(shù)
李華，杜長勤，陳克明
(上海市浦東新區(qū)建設(shè)(集團(tuán))有限公司。上海200129)
[摘要]上海銀行數(shù)據(jù)處理中心工程基坑呈矩形，總占地面積約42 000m2。采用盆式、抽條分塊開挖技術(shù)。施工中
首先對稱澆筑雙圓環(huán)形混凝土支撐，充分利用時空效應(yīng)原理，坑邊留土護(hù)壁，對稱、均衡、分層挖土；采用設(shè)置環(huán)形
出土通道和南北兩個出土坡道相結(jié)合的交通措施。并采用信息化施工，在基坑施工期問監(jiān)測地下水位、圍護(hù)結(jié)構(gòu)
水平位移及支撐軸力。有效控制基坑變形，降低施工成本。
【關(guān)鍵詞】基坑；土方開挖；盆式開挖；時空效應(yīng)；信息化施工
[中圖分類號]TU753．1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號】．1002．8498(2010)01-0071-03
Earth Excavation Technology of Super-large Foundation Excavation
of Data Processing Center for Bank of Shanghai
Li Hua，Du Changqin，Chen Keming
(Shanghai Pudong New Area Construction(Group)Co．，Ltd．，Shanghai 200129，China)
Abstract：Foundation excavation of Data Processing Center for Bank of Shanghai is rectangular with total
area of 42 000m2．The foundation excavation is excavated in basin．type with multi—strips and multisubareas．
First，engineers symmetrically pour double circle concrete supports，then excavate soil
symmetrically in multi—layers according to principle of time-space effect and leave soil around the
foundation excavation to protect walls．Second，they set circle path and two ramps to transport soil．
Finally，they adopt information construction to monitor underground water level，horizontal displacement
of support structure and support axial force．Then，foundation excavation deformation is controlled
effectively，and the construction investment is reduced．
Key words：foundation excavation；soil excavation；basin—type excavation；time—space effect；information
construction
上海銀行數(shù)據(jù)處理中心位于浦東新區(qū)經(jīng)二路、緯
三路、華東路、錦繡東路交匯處。主體地上為多幢單體
建筑及下沉式庭院，整體設(shè)置2層地下室，地下室中部
東西兩側(cè)保留兩處土體墩臺，面積約為3 600m2和
6 200m2，其中西側(cè)土體墩臺設(shè)置由南向北、從地下室
頂板下至地下一層的下行坡道，標(biāo)高一4．6～一0．3m；
東側(cè)土體墩臺為員工綠化庭院。
l基坑工程概況
基坑呈矩形，總占地面積約為4．2萬m2(包括土
體墩臺面積)，地下建筑面積59 560m2，基坑周長約
880m；基坑周邊環(huán)境條件較為寬松，3倍開挖深度范圍
內(nèi)無需要保護(hù)的建(構(gòu))筑物；周邊道路與地下室結(jié)構(gòu)
最小距離超過llm，普遍在20一30m以外。
基坑一般開挖深度為9．1m，局部挖深達(dá)11m和
12．1m；基坑圍護(hù)采用帶撐樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，坑外普遍
采用一級卸土放坡結(jié)合鉆孔灌注圍護(hù)樁(設(shè)計樁徑
850、900、950、l 000mm)及雙排ck700mm@500mm雙軸
水泥土攪拌樁止水帷幕的圍護(hù)體形式；坑外東北側(cè)車
道區(qū)域采用鉆孔灌注圍護(hù)樁及4排ck700mm@500ram
雙軸水泥土攪拌樁的圍護(hù)體形式；坑內(nèi)土體墩臺采用
一級卸土放坡結(jié)合復(fù)合土釘墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)?？觾?nèi)設(shè)
置1道雙環(huán)形鋼筋混凝土水平支撐，環(huán)向半徑為63m
(見圖1)。場地土層以粉質(zhì)黏土為主，物理力學(xué)指標(biāo)
如表l所示。
2土方開挖關(guān)鍵施工技術(shù)
2．1對稱澆筑雙圓環(huán)形混凝土支撐
[收稿日期】2009-08-17
‘[作者簡介】李華，上海市浦東新區(qū)建設(shè)(集團(tuán))有限公司工
程師，上海市浦東新區(qū)浦東大道2752號浦建大廈911室(總工
室)200129，電話：15901730818，E·mail：stonelee77@139．com
萬方數(shù)據(jù)
72 施工技術(shù)第39卷
一雙一a平面b削面
圖1基坑支撐示意
Fig．1 Foundation excavation suppor協(xié)
表1土層物理力學(xué)指標(biāo)
Table 1 Physical and mechanical indexes of soil
本基坑圍護(hù)樁支撐結(jié)構(gòu)經(jīng)多次優(yōu)化，最終采用雙
圓環(huán)支撐結(jié)合角撐的布置形式。支撐的混凝土設(shè)計強(qiáng)
度等級均為C30。支撐的具體情況為：支撐系統(tǒng)中心
標(biāo)高為一3．400m，鋼筋混凝土壓頂梁截面為1 200mm
×700mm，圓環(huán)撐截面1 600mm×1 000mm，對撐(角
撐)截面1 000mm×700mm，八字撐(徑向支撐)截面為
800mm×700mm，如圖2所示。
圍2支捧示憊
Fig．2 Support structure
雙圓環(huán)形混凝土內(nèi)支撐支護(hù)形式使應(yīng)力分布均
勻，傳力順暢，節(jié)省了1道水平支撐和深層降水等費(fèi)
用；同時，在土方開挖中，充分利用了環(huán)形支撐內(nèi)的大
空間，合理安排挖土、運(yùn)輸施工機(jī)械，縮短了工期。但
是，圓環(huán)形支撐對施工過程中的不均勻受力較為敏感。
因此，在環(huán)形支撐制作過程采取對稱澆筑，以避免基坑
周邊的不均勻施工荷載。
環(huán)形支撐施工過程中，環(huán)梁徑向同心度偏差在±
20ram內(nèi)，同一平面內(nèi)標(biāo)高偏差控制在-1-50mm范圍
內(nèi)；環(huán)形梁施工過程中先平整場地，抽槽開挖至支撐底
標(biāo)高，澆筑100mm厚墊層，采用全站儀每2m設(shè)置一個
控制點(diǎn)，分區(qū)域?qū)ΨQ、同時澆筑環(huán)梁混凝土，環(huán)梁同心
度實(shí)際偏差小于1Gram，滿足圓環(huán)徑向要求。基坑監(jiān)測
資料表明，圓形基坑受力均衡，圍護(hù)體不同方向的測點(diǎn)
變形值基本接近，實(shí)測變形值小于預(yù)測值，基坑處于穩(wěn)
定狀態(tài)。
2．2盆式開挖
在挖土方案的前期制定中，對于采用島式挖土還
是盆式挖土意見不一。采用對稱島式開挖即在長方形
的基坑中對稱留置兩個中心島，運(yùn)輸車輛可以隨挖土
在原狀土層上等待裝土，提高了出土速度，兩個中心島
邊坑隨著土層的開挖，分層、流水進(jìn)行土釘施工。但
是，設(shè)計不予考慮設(shè)置棧橋的情況下，取土比較困難。
方案評審中，考慮到基坑圍護(hù)設(shè)計的安全系數(shù)不
高，成本控制等因素，最終采用邊坑留堤護(hù)墻的盆式大
開挖，采用兩級放坡開挖至基底，可設(shè)置取土坡道，無
需搭設(shè)棧橋，可節(jié)約投資；但是仍存在取土速度慢，挖
機(jī)短駁頻率高，邊坡暴露時間長的問題。
2．3坑邊留土護(hù)壁一
1)坑邊留土的作用機(jī)理
在深基坑逆作法施工中，一般采用盆式開挖，盆邊
預(yù)留一定寬度和坡度的土體。盆邊留土增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)
被動區(qū)的土壓力，一定寬度和坡度的留土相當(dāng)于減少
基坑開挖深度，增大圍護(hù)插入比。同時，由于留土的自
重，會使基坑開挖側(cè)一定深度內(nèi)的土體水平向基床系
數(shù)有所提高，以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。目前基坑規(guī)范中
一般規(guī)定基坑的土方開挖應(yīng)分層、分塊、盆式開挖，坑
邊應(yīng)留土護(hù)壁，這些措施都有利于減少基坑變形及坑
底隆起等，是一種非常有效的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制手段。
2)坑邊留土基底寬度計算
目前一般將留土視為坑內(nèi)的超載，這樣只能考慮
留土白重對基坑圍護(hù)的影響，實(shí)際上坑內(nèi)留土對基坑
變形的控制作用比較復(fù)雜，不僅有留土自重的作用，還
有留土本身土體結(jié)構(gòu)的水平抗力等，在實(shí)際施工中發(fā)
現(xiàn)留土的物理性質(zhì)和寬度、坡度對減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變
形都有作用，涉及因素很多，不能單純簡化為超載來計
算。留土基底寬度計算如圖3所示。
圖3中，上部留土寬b?！?．5m，下部寬Do應(yīng)滿足
D?！軰。yh／(2c+hytanqo)，式中：Do、h為坑(槽)預(yù)留護(hù)
壁土體基底面寬和原土體高度(m)；K。為被動土壓力
萬方數(shù)據(jù)
2010 No．1 李華等：上海銀行數(shù)據(jù)處理中心超大深基坑士方開挖技術(shù)73
圖3留土基底寬度計算筒圖
Fig．3 Calculation of left soil width In
foundation excavation
系數(shù)；1為土體天然重度(kN／m’)；c、妒為預(yù)留土體的
黏聚力(kPa)(取固結(jié)快剪值)和內(nèi)摩擦角(。)。
本工程坑邊采用兩級放坡，累計D。取值4H(H為
開挖深度)。監(jiān)測結(jié)果表明：通過這種開挖期間的留土
措施和基坑開挖的分塊施工，可以有效地控制超挖所
引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。
2．4出土通(坡)道的設(shè)置
為了加快施工進(jìn)度，避免無支撐暴露時間過長，采
取環(huán)形出土通道和南北向兩個出土坡道相結(jié)合的取
(運(yùn))土交通措施(見圖4)。在支撐外圍，不擾動支撐
梁兩側(cè)土體的情況下，施工一條環(huán)形封閉的施工便道
與場區(qū)出入口相連，具體做法：支撐梁上覆土40em
(PHC工程樁上覆土90cm)夯實(shí)，50ram厚碎石墊層，
20cm厚C20鋼筋混凝土面層(路面寬6m，qbl4@200×
200鋼筋網(wǎng)片)。南北向連接出入口的地方，各設(shè)置一
條l：10的出土坡道，便于土方車進(jìn)入坑內(nèi)取土，該坡
道隨著坑內(nèi)土方的不斷減少，坡形也在動態(tài)變化。
圈4基坑盆式開挖示意
Fig．4 Basin-type soil excavation
2．5對稱、均衡、分層挖土
軟土地基基坑開挖應(yīng)優(yōu)先采用分段階梯分層開挖
形式，這樣不僅便于施工組織，而且對基坑的穩(wěn)定較為
有利。每個階梯平臺均可作為挖土機(jī)械土方轉(zhuǎn)運(yùn)的工
作平臺，可加快開挖進(jìn)度。
結(jié)合本工程支撐平面布置和坑內(nèi)留設(shè)土體墩臺的
特點(diǎn)，總體土方開挖如下。
1)第1階段基坑周邊留土護(hù)壁，中間區(qū)域采用
二級放坡開挖到基底，一級平臺最大寬度16．5m，
1：1．5放坡，二級平臺寬8m，1：1．5放坡至基底，采用挖
機(jī)短駁，修整好的邊坡采用鋼絲網(wǎng)噴漿護(hù)坡，土墩周邊
隨土方開挖逐層施工完成復(fù)合土釘墻。
2)第2階段充分利用時空效應(yīng)，采取基坑周邊
留土，根據(jù)底板后澆帶位置進(jìn)行分區(qū)，抽條開挖，總體
退挖出場；挖土順序按照①～④號分塊流水作業(yè)、依次
開挖(見圖4)。土方開挖至基底后，24h內(nèi)及時澆筑墊
層及施工底板。角部支撐水平桁架較多的位置，在不
設(shè)棧橋的情況下，取土比較困難，可采用小型反挖機(jī)挖
土，大型機(jī)傳遞，抓斗起吊的施工工藝。
3信息化施工
基坑施工期間在周邊環(huán)境和基坑本體上設(shè)置各種
監(jiān)測點(diǎn)，組成監(jiān)測體系。監(jiān)測的主要內(nèi)容有：周邊管線
垂直位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的垂直和水平位移、圍護(hù)樁身
深層水平位移、坑外土體深層水平位移、支撐軸力、立
柱沉降、坑外地下水位及孔隙水壓力和坑底回彈。本
工程基坑內(nèi)外共布置了260個監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測工作主要
分基坑挖土和支撐施工、基坑降水、注漿加固3個階段
進(jìn)行。在各個階段，根據(jù)監(jiān)測的位移、沉降數(shù)據(jù)，分析
產(chǎn)生的原因，有針對性地采取措施，如加固保護(hù)對象、
控制施工進(jìn)度和調(diào)整施工方案等，以保證周圍環(huán)境的
安全和施工順利進(jìn)行。
1)地下水位基坑開挖過程中，基坑圍護(hù)周邊地
下水位變化幅度一般在0．51—0．72m，反映出圍護(hù)止
水效果良好。
2)水平位移按照土方開挖的3個階段進(jìn)行圍護(hù)
樁體的水平位移監(jiān)測(見圖5a)，可見最大水平位移
一26ram，在報警范圍之內(nèi)，留土護(hù)壁措施對圍護(hù)結(jié)構(gòu)
的位移控制有效。
3)支撐軸力水平環(huán)形梁和支撐梁混凝土澆筑完
成后，隨著挖土加深，支撐軸力很快增大，挖土到第3
階段軸力達(dá)到峰值，普遍在10 000—110 00kN，均在報
警值16 000kN范圍內(nèi)(見圖5b)。
{鍘
磁
水平位移／ram
10000
堇8 000
R 6 000
蓑；黜
0
觀測時間，d
0 20柏60 80 100 120140160180
b內(nèi)支撐典型斷面軸力
圈5監(jiān)測結(jié)果示意
Fig．5 Moni州ng results
4 結(jié)語
目前，該工程地下室第2層土方已經(jīng)施工完畢，從
土方開挖過程及監(jiān)測結(jié)果看，±方開挖施工質(zhì)量較好，
基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，基坑支護(hù)穩(wěn)定，基坑降水收到良好
的效果，通過本工程總結(jié)以下結(jié)論。
1)支撐平面布置采用圓環(huán)與對撐相結(jié)合的形式，
利用圓環(huán)受力均勻、圓環(huán)內(nèi)大空間的特點(diǎn)，不設(shè)棧橋，
(下轉(zhuǎn)第77頁)
萬方數(shù)據(jù)
2010 No．1 盧庶等：無錫蘇寧廣場三軸水泥土攪拌樁施工技術(shù)77
(上接第73頁)
采用車輛下坑取土的方式，應(yīng)著重考慮車道的布置、施
工以及穩(wěn)定性問題，并應(yīng)有設(shè)計方詳細(xì)的分析計算，與
施工總承包單位密切配合，綜合分析施工難度和技術(shù)
經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時與對撐設(shè)棧橋方案相比較，使方案更加
完善和合理。
2)軟土地基超大基坑開挖應(yīng)優(yōu)先采用分段階梯分
層開挖形式，這樣不僅便于施工組織，而且對基坑的穩(wěn)
定較為有利。留土護(hù)壁是一種非常有效的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變
形控制手段。
3)采用盆式加分區(qū)抽條開挖方式，按照“時空效
應(yīng)”理論指導(dǎo)挖土和支撐施工，做到“分層、分塊、對
稱、平衡、限時”開挖。抽條挖土必須對稱隨挖隨澆混
凝土墊層(24h以內(nèi))以形成對撐，挖土過程中宜掏空
格構(gòu)柱四周土體，避免立柱承受不均勻的側(cè)向土壓力
而出現(xiàn)穩(wěn)定問題。
4)加強(qiáng)基坑施工監(jiān)測是確保基坑施工安全進(jìn)行的
動態(tài)管理的重要手段，基坑監(jiān)測的及時性、準(zhǔn)確性是保
證基坑安全的重要基礎(chǔ)。加強(qiáng)監(jiān)測信息的反饋，及時
調(diào)整支護(hù)方法是基坑安全的重要保障。這也需要參建
各方密切配合、共同協(xié)商、及時處理工作中出現(xiàn)的各種
異常情況。
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