杭州顺丰创新中心深基坑施工技术研究

汤敏王鹏孙晓阳

摘要：顺丰创新中心项目基坑面积广，开挖土方量大，施工难度较大。施工中根据基坑及周围环境特点，合理安排施工工序，保证了工程顺利开展。

关键词：深基坑、土方开挖、内支撑

引言：随着我国城市化建设进程速度的不断加快，城市人口也得到了迅速的增加，高层建筑工程项目的数量也急速提高。深基坑施工技术得到了广泛的应用。深基坑的施工技术对工程性能和质量均有较大影响，在高层建筑施工中有着关键的作用。因此，深基坑施工技术需要我们进行深入的研究。

1工程概况

顺丰创新中心位于杭政工出【2015】3、4号地块，处于规划智慧网谷的核心区域，杭州市拱墅区谢村路与拱康路、俞家桥路交汇处。一期用地面积53601.8㎡，工程总建筑面积276683㎡（地下89099㎡），地上14~17层，地下2层，建筑高度90m。其中，地下1~2层主要为车库、餐厅、设备房及人防工程；地上裙房为商业，塔楼为办公楼。结构±0.000m相当于黄海高程5.450m，自然地坪标高为黄海高程约4.5~4.8m。本基坑普遍开挖深度为10.4m，相对标高-11.350m，最深处14.9m，属深基坑，基坑安全等级一级。

1.1周边环境

施工场地位于杭州市拱墅区康桥镇，西侧为拱康路，来往车辆频繁。场地地形较平坦，地面标高一般为4.50~4.80m，局部拆迁堆积场地标高大于5.0m。场地表面基本为建筑垃圾填土，场地地貌为杭嘉湖冲海积平原。场地北侧为一在运营酒店，距离基坑围护桩中心线33.50m。

工程地质水文情况

根据相关资料，自然地面至开挖深度范围内土层主要以粉质黏土为主，土性总体较好。地下水位主要赋存于下部7-2粉砂混粉质粘土、8圆砾夹砂内，上覆2～7层粘性土，是相对隔水层，含水层顶板埋深不等，厚度不均，透水性良好。本工程基坑开挖至4-2粉质黏土夹粉土层，与地下水之间尚有4层粉质黏土进行分隔，基坑开挖受地下水影响较小，但开挖过程中仍采取有效降排水措施处理地表孔隙水，局部开挖4-2层粉质黏土夹粉土地段应注意流沙和扰动液化问题并及时处理。

2深基坑围护设计与施工

根据本基坑的开挖深度、土质条件、周边环境情况，本基坑围护采用排桩围护形式。基坑外围采用排桩，基坑内设置内支撑梁支护体系。排桩采用A800、A900及A1000钻孔灌注桩，止水桩采用三轴水泥搅拌桩，内支撑采用两道钢筋混凝土支撑。围护结构平面图见图1。

图1围护结构平面布置图

2.1总体部署

本工程采用的止水帷幕形式为三轴水泥搅拌桩止水，直径为A850。围护结构为钻孔灌注桩结合两道内支撑。根据不同区域的建筑功能、挖深及环境要求，灌注桩采用A800、A900、A1000三种直径。自行车坡道、汽车坡道、连通口处围护桩采用A900@1200，3#地块与4#地块之间正负零以上无结构区域围护桩采用A1000@1300，其余区域围护桩采用A800@1100。围护桩桩顶标高为-2.85m，图2为围护结构剖面图。内支撑系统由围檩和支撑杆件组成，支撑梁规格为800mm×700mm、80mm0×800mm、800mm×600mm、900mm×1000mm、900mm×900mm、900mm×700mm。两道支撑标高分别为-2.15m和-7.10m，坑内支撑节点下设立柱桩，选用格构式截面。立柱桩部分利用已有工程桩，坑底以下部分为A700钻孔灌注桩，基坑地面以上为型钢格构柱。施工时先施工止水桩、后施工钻孔灌注桩、立柱桩及坑内加固，最后按工况顺序挖土、施工支撑及地下室等。

图2围护结构剖面图

2.2施工方法

2.2.1三轴搅拌桩施工三轴搅拌桩按套接一孔法施工，严格控制下沉和上升的速度。钻机在钻孔和提升时采用两种不同的速度，下沉速度一般不大于1.0m/min，提升速度一般为1.0～1.5m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，以保证整桩搅拌充分均匀。

2.2.2钻孔灌注桩钻孔桩采用跳打法施工。杂填土采用人工挖孔，埋设护筒隔离，选用大于桩径10cm的钢制护筒，埋入深度以满足隔离杂填土并防止孔口塌陷为准；钻孔开始时要减压慢速钻进，在护筒刃脚处应低速慢档钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁，待钻头和导向部位全部进入地层后方可按土质正常钻进。施工采用泥浆护壁，正循环钻进成孔，分别进行两次清孔。泥浆使用分两个阶段，第一阶段为钻孔过程，泥浆比重一般控制在1.2～1.3之间；第二阶段为第二次清孔至浇灌混凝土前将泥浆比重调配至1.15～1.2之间。钻孔桩位水平偏差不得大于50mm，竖向偏差不得大于0.5%，充盈系数大于1.1，沉渣厚度不大于50mm。

2.2.3土方开挖考虑基坑开挖的时空效应，开挖流程要遵照“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则。本工程基坑长390米，宽度108米～146米不等，面积约49800㎡，挖土总方量约60万m3，基坑面积广、跨度长、挖土工程量大。根据施工图纸和现场实际情况，综合考虑各方因素，基坑土方开挖分三层，采用机械挖土为主，配合人工挖土，构件、坑底300mm，桩周边500mm，塔吊基础周边1500mm范围的土采用人工开挖，土方开挖分区图见图3。

图3土方开挖分区图

（1）第一阶段：土方开挖至第一道支撑梁垫层底（-3.05m），该阶段土方开挖厚度约2.4m，挖土方量约为14.5万m3，分两层进行开挖，每层土方厚度分别为1.4m、1m（对应标高为-2.05m，-3.05m），在基坑内设置8个下坑道路，北侧设置4条，南侧设置4条；南侧4条下坑道路设置在原设计出土口旁边一侧，下坑道路按照1：10放坡，道路采用建筑垃圾回填压实，面层铺设道路钢板，土方开挖时分层开挖，由中间向两侧推进；为最大限度保证施工进度，优先将支撑梁位置处的土方开挖至-3.050m，最后将中心区域的土方开挖至-3.050m。

图4土方开挖第一阶段

（2）第二阶段：出土口道路重新布设；土方开挖至第一道支撑底，优先将原设计出土口的冠梁及支撑施工完成，待强度达到80%后，将其回填，重新在原设计出土口处铺设下坑道路（建筑垃圾回填压实，1：10放坡，面铺钢板），道路铺设完成后将原有下坑道路挖除。

图5出土口道路重新布设

（3）第三阶段：土方开挖1区、4区土方标高自第一道支撑垫层底（-3.050m）到第二道支撑垫层底（-8.100m）。待第一道支撑强度达到80%后，开始开挖1区、4区土方标高自第一道支撑底（-3.050m）到第二道支撑垫层底（-8.100m）。该阶段在基坑设置3个出土口，北侧出土口位于27轴与28轴之间，南侧2个出土口位于设计出土口处，下坑坡道宽10m，按照1：10放坡，用道渣铺设，路面铺设道路钢板。

该阶段土方开挖深度为5.05m，分四层进行开挖，每层土方厚度自上而下分别为1.05m、1m、1m、1m、1m（对应标高为-4.100m、-5.100m、-6.100m、-7.100m、-8.100m），该阶段土方开挖方量约为20万m3。

图9下坑道路重新布设

（7）第七阶段：1区、2区开挖顺序为自西向东，优先开挖下坑坡道处土方，将下坑坡道处土方标高降至-8.100m，施工1区剩余第二道支撑及围檩；同时待1区已完成施工的第二道支撑养护强度达到设计强度的80%时，分层开挖，每层开挖厚度不超过1.5m，遇淤泥质土每层开挖深度不超过1m；开挖土方至标高-11.050m，剩余300mm土方采用人工修土。4区开挖顺序为自东向西，待4区已完成施工的第二道支撑养护强度达到设计强度的80%时，开挖土方至标高-11.050m，剩余300mm土方采用人工修土；4区与1区、2区同时施工；

图111-1剖面处土方开挖流程示意

待3区北侧第二道支撑梁及围檩强度达到设计强度的80%时，开挖该处土方，土方自北向南进行运输，从3区南侧出土口出土。

最后开挖3区南侧出土口处土方，用1台长臂挖机停在3区原设计出土口位置，将剩余的承台地梁土方翻运至长臂挖机工作范围内，再由长臂挖机装运至运输车，由于本该处7台塔吊基本覆盖整个基坑范围，不在长臂范围内的土方利用塔吊直接吊运出基坑，最后将小挖机用吊车吊出基坑。

3监测

基坑围护体系随着时间的推移及开挖深度的增加，深层土体及顶部侧向位移的产生是必然的。关键是及时跟踪变形数据，相应基坑变形情况。

3.1监测内容

（1）深层土体水平位移，即测斜：沿基坑一周在靠近围护结构的位置共设置25个土体深层水平位移监测孔，测斜孔深度28m;

（2）支撑轴力监测：在基坑支撑体系的主撑布设26组轴力监测点；

（3）水位监测：共布设23只孔，孔深14m；

（4）沉降和位移监测：在基坑四周临时道路旁及围护结构顶设置25个观测点，监测其随基坑开挖的变化情况；

3.2监测工期、频率及警戒值

（1）监测工期：自开挖前一周至地下室回填完成。

（2）监测频率：

各道支撑开始拆除至拆除完成后3d内监测频率应为1次/1天；当出现监测数据变化异常应提高监测频率。

（9）监测警戒值：深层土体水平位移警戒值为水平位移累计值70mm，单日位移超过5mm或日位移连续三天超过3mm；地下水位警戒值为日变化量超过80cm；沉降及位移监测警戒值为累计超过30mm，单日位移超过5mm或连续三天超过3mm。通过监测发现，深层土体水平位移随着挖土深度而增加，最大达到75.98mm，超过设计警戒值，但变化速率都在±1mm/d以下，未超过警戒值。分析其原因为基坑长度较大（390米长），超标点位位于基坑中间位置，所受侧压力较大，施工期间重车行走较多，增加了总的水平位移量。支撑轴力、沉降量和水位变化量在基坑开挖过程中监测一致相对稳定，未超过设计警戒值。

4结语

经上述周密部署，本工程较好地满足了设计和使用要求，目前已顺利完成土方开挖、结构施工及土方回填，周围环境、建筑物及管线得到了很好的保护，深基坑施工技术得到了很好的应用。