珠海拱北观澳平台深基坑出土方案设计1.doc

1、珠海拱北观澳平台深基坑出土方案设计珠海华发保障房建设控股有限公司 王子陵摘 要 以珠海拱北观澳平台深基坑出土方案为例，通过对各种出土方案的研究和对比，确定相对合理的钢栈桥出土方案。 关键词 深基坑；内支撑；出土方案；栈桥；钢栈桥0 引言随着城市建设的不断发展和土地资源的日益紧缺，出现了越来越多的深基坑工程。深基坑的支护形式一般根据该基坑的地质情况，基坑的深度、大小、形状，该基坑所处的地理位置和周边的情况等因素而选择不同的支护形式。对整个深基坑施工工期而言，深基坑的土方开挖外运和内支撑系统（如内支撑梁或锚杆）施工一般均为穿插进行，因此其施工工期占整个深基坑施工工期的比例一般均比较大，可达到608

2、0%的比例。因此，对于深基坑的土方工程，土方开挖和外运（出土）方案将显得尤为重要，能否根据该深基坑不同的支护形式而选择最为合理的开挖和外运方案，将直接关系到整个深基坑施工的成败。1 工程概况珠海拱北观澳平台深基坑位于拱北口岸附近，处于经济非常繁华，交通极为繁忙的城市中心地段。该基坑北接情侣南路和昌盛路，南邻边防站，西邻拱北口岸和轻轨拱北站，东面临海。基坑面积为14358，基坑深度为17.9m，其中基坑最深（电梯井处）为19.9m。基坑支护方案为1000mm厚地下连续墙加三道钢筋混凝土内支撑，连续墙的入土深度控制为有效墙底应满足墙底进入坑底不少于10m，穿过淤泥且进入粘土层、砂层不小于6m的标准

3、双控。观澳平台深基坑支护设计平面图：基坑典型剖面图：2 地质条件及气象条件2.1 地质条件场地上覆人工填土，其下为淤泥、砾砂、粘土及淤泥质粘土，砂质粘性土，下伏花岗岩风化带。其中基坑开挖标高内的主要土层性质和数据如下：场地地基土（岩）土性及分层情况一览表岩土名称土性描述平均厚度(m)平均标高(m)人工填土（1）主要由粘性土、水泥块、碎砖块、石英砂粒组成，局部含少量植物根茎以及较大石块等杂质。6.605.21淤泥（2-1）深灰、灰黑色，呈饱和、流塑。2.14-1.06砾砂（2-2）灰黄、灰白等色，饱和，稍密中密状态。3.76-3.05粘土（2-3）褐黄色、褐红色、深灰色、灰白色，可塑硬塑。4.8

4、1-6.73淤泥质粘土（2-4）深灰、灰黑色，呈饱和、流塑软塑。3.69-10.17粘土（2-5）褐黄色、褐红色、深灰色、灰白色，可塑硬塑。11.53-13.87砾砂（2-6）灰黄、灰白等色，饱和，稍密中密状态。9.53-19.13基坑内土层展开图如下：2.2 气象条件（1）降水：珠海地区降雨量丰富，介于17002200mm之间，年平均降雨量为1993.70mm。降雨量在年内分配不均，主要集中在雨季的49月，占年总降雨量的84%；10月到次年3月为旱季，仅占年降雨量的16%。（2）灾害天气：本场区属季风区，夏季多受台风影响，亦出现暴雨、大风天气。年平均雷暴日数为64.2天，将近85%的雷暴天气

5、出现在59月份，其中8月雷暴日数最多，有13.1天。3 出土方案选择3.1 土方施工难点分析珠海拱北观澳平台深基坑出土难度非常大，基坑出土所受的制约因素非常多，其主要有如下几个：（1）地处繁华地段，交通运输难度大。基坑北接情侣南路和昌盛路，南邻边防站，西邻拱北口岸和轻轨拱北站，东面临海，处于珠海拱北的交通枢纽地带和旅游观光重点地段，只有一条运输通道，同时与港珠澳大桥连接段施工方中铁十八局共用，出土时间重叠。每天出土时间只有晚上10时至第二天凌晨6时。由于本基坑范围属于边防辖区，交通管制非常严格，出土难度非常大。（2）雨季雨量大，持续时间长，对现场施工影响大。从近期对珠海天气情况的统计，年平均雷

6、暴日数为64.2天，年平均雨天数统计在90-100天。由于雨天受基坑出土道路、市政主干道、弃土场等各方面影响的原因，基坑无法出土。（3）地质情况复杂，地质条件较差，且支护桩和工程桩施工完毕后，空桩段的淤泥和泥浆非常多。由地勘报告可知，基坑土质有填土、淤泥、砾砂、淤泥质粘土及粘土几种土质交相布置，而对土方开挖和运输的影响较大的土质主要为基坑内呈流塑软塑状淤泥、淤泥质粘土和空桩段的泥浆。（4）施工场地狭小，基坑深，内支撑系统的施工对土方的影响非常大。根据设计图纸可知，基坑面积为14358，而基坑开挖深度为17.9m，局部达20m,基坑内为三道钢筋砼内支撑系统。根据设计和规范要求，基坑土方必须先撑后

7、挖，每层土方的开挖必须待整道内支撑系统施工完毕且砼强度达到设计要求的80%后方可进行，并且支撑内和支撑下土方的开挖难度非常大，因此对整个基坑的土方开挖和外运影响非常大。3.2 基坑土方开挖方案和相应的工作量根据基坑支护特点，基坑土方主要分为四层，每层土方开挖的具体数据和土方量如下表：开挖顺序土方开挖标高土方开挖深度(累计开挖深度)土方量备注第一层土+5.0+2.9m2.1m（2.1m）3.0万m3至第一道支撑梁底部第二层土+2.9-3.6m6.5m（8.6m）9.3万m3至第二道支撑梁底部第三层土-3.6-9.7m6.0m（14.6m）8.6万m3至第三道支撑梁底部第四层土-9.7-12.9m

8、3.3m（17.9m-20m）4.7万m3至基坑底部3.3 出土方案选择根据基坑土方施工的特点和难点，基坑的出土方案主要有四种可供选择，该四种出土方案具体如下（附：平面示意图）：第一种出土方案为土坡道路的出土方案。从两个内支撑环和基坑边相切的位置作为出土口设置出土坡道，根据实际经验，土坡道路宽度设置为11米（双向车道），坡道夹角为8（坡度为14），土坡道路两边按1:1.5进行放坡，以保证土坡道路边坡稳定。第二种出土方案为安装两座短栈桥的出土方案。两座短栈桥的安装位置即为土坡道路的位置，栈桥宽度为6米（单向车道），栈桥坡道夹角为8（坡度为14），栈桥长度伸至基坑中部，栈桥做法为采用贝雷架组装而成

9、的钢栈桥。由于栈桥不能到基坑底部，栈桥端部采取堆筑土台与栈桥相连。第三种出土方案为安装一座短栈桥的出土方案。该座栈桥安装在北侧支撑环出土口位置，栈桥宽度为6米（单向车道），栈桥坡道夹角为8（坡度为14），栈桥长度伸至基坑中部。南侧支撑环内为土坡道路，土坡道路宽度为11米（双向车道），坡道夹角为8（坡度为14）。第四种出土方案为安装一座直接到基坑底部的栈桥，同时前期南侧支撑环内设置一条土坡道路辅助出土。栈桥位置从基坑北侧向南延伸至基坑底部，栈桥宽度为9米（双向车道），栈桥坡道夹角为10（坡度为近18）。南侧支撑环内土坡道路宽度为11米（双向车道），坡道夹角为8（坡度为14）。3.4 各种出土方案

10、的主要利弊分析出土方案优 点缺 点第一种方案：两条土方坡道1、出土措施费用相对较低；2、两个出土口每天（非雨天）的出土量相对稳定。1、第三道内支撑系统施工对道路的影响大，需二次挖填处理，费用大，工期长；2、雨天对土方坡道影响大，出土受很大影响，且需要多次修铺道路，费用大；3、土方道路不能到基坑底，第四层土方需挖机多次倒运，出土速度慢；4、由于土方道路两边放坡大，土方道路收尾量约5.8万m3，最后的道路土方挖除速度慢、工期长，预计挖除需要80-90天，费用高。第二种方案：两座不到基坑底的栈桥1、消除第三道内支撑系统施工对土方道路的影响；2、与第一种方案相比，能有效减少道路土方的数量，缩短土方道路

11、的挖除时间。3、可减小雨天对土方施工的影响，出土效率有较大的保障。1、栈桥费用约160万；2、栈桥不能到基坑底部，第四层土方需挖机多次倒运，出土速度慢；施工成本高3、仍存在道路出土挖除的工序，两侧支撑环环内收尾土方道路量约2.4万m3，预计挖除需要时间30-40天。第三种方案：一条土坡道路+一座不到基坑底栈桥1、基本消除第三道内支撑施工时对土方运输道路的影响；2、措施费用相对较低；3、可减小雨天对土方施工的影响，出土效率有较大的保障。1、栈桥费用约90万；2、第三层土方完毕后，南侧支撑环处土方道路大部分需从北侧栈桥出土，占用工期较长； 3、栈桥不能到基坑底部，第四层土方需挖机多次倒运，出土速度

12、慢；施工成本高。4、北侧支撑环处收尾土方道路量约1.2万m3，预计挖除需要时间20-25天。第四种方案：一座栈桥到基坑底+土坡辅助1、内支撑施工时，不需要二次挖填土方运输道路，加快施工进度和节约二次挖填道路的成本与费用；2、消除收尾土方道路的影响，有效加快土方施工进度。3、可大大减小雨天对基坑土方施工的影响，有效缩短基坑土方施工的工期。1、栈桥费用较大，约240万；2、受外界运输条件的影响，基坑无法全天24小时出土，栈桥不能100%发挥其功效；3、第四层土方需要在基坑底部大范围转运，具有一定的施工难度。3.5、出土方案确定通过对以上几种出土方案的优缺点比较，综合平衡造价与工期的关系，经几次技术

13、、成本、工期的论证，认为采用第四种出土方案较为合理，因此最终确定采用第四种出土方案。4 出土钢栈桥设计的简要介绍基坑栈桥分为两段，即栈桥一和栈桥二，栈桥一从基坑北侧向南以10斜坡夹角通至第三道内支撑的平台，经平台过渡至栈桥二，栈桥二以6的斜坡夹角通至基坑底部，栈桥二端部采用2米高的填土坡道过渡至基坑底部。栈桥两侧及其下方的土方，采取边开挖边修简易道路的方式进行挖运。栈桥总长度为99米，桥面宽8.0m，桥面板采用6mm厚花纹钢板，双车道行驶，栈桥最大跨度为12米。栈桥用贝雷梁作承重梁，每片间距按0.9m布置，立柱采用单排钢管桩柱，每排四根钢管柱，钢管柱横桥向间距2.1米，钢管柱型号为 63010

14、mm，钢管桩柱最大桩长30m，浇筑第一道支撑时完成钢管桩施工，钢管桩深入坑底约12m，坑底以上悬臂约18米，采用两道联结系连接，保证钢管桩自由长度为5m。栈桥整体侧立面详见下图。栈桥断面详图如下：5 栈桥出土效果分析5.1 从土方开挖流程方面对基坑出土效果的分析对于拱北观澳平台深基坑（三道内支撑系统）土方，采用栈桥出土方案时，对于第一层土方出土（开挖深度至2.1m）和第二层土方出土（开挖深度至8.6m）的作用效果相对较小。在该两层土方开挖时，南侧支撑环内修铺一条临时的土方道路，与北侧的栈桥一起，加快基坑土方的开挖和外运进度。在第二层土方开挖过程中，根据现场施工进度，在合适的时间将南侧的土方辅道

15、挖除，并及时将该土方辅道范围内的环形梁和圈梁施工完毕，然后再及时将该土方辅道恢复，将第二道内支撑完整施工完毕。由于北侧支撑环由于采用栈桥，不存在此工作内容。施工第二道环形梁和圈梁时需挖除的土方辅道区域如下：第二道内支撑系统施工完毕后，在开始第三层土方出土时，前期为加快南侧支撑环和角撑区域的土方，可先行恢复和继续利用南侧支撑环内的土方辅道，与北侧栈桥共同承担基坑出土任务。待北侧栈桥延伸至南侧支撑环内时，则可将南侧支撑环内的土方辅道挖除，而该辅道的土方可全部通过栈桥外运至基坑外，与多部挖机接力外运的方案相比，可节省大量的费用，并有效缩短工期。同时，在第三层土方基本开挖完毕前，可及时、快速将第三道内支撑系统一次性全部施工完毕，缩短基坑土方和支撑的施工工期。在第四层土方开挖外运施工中，由于栈桥底部已通至南侧支撑环内，南侧支撑环内土方可直接通过栈桥外运，而北侧支撑环内的土方需倒运至南侧支撑环，然后通过栈桥运至基坑外。根据场地勘查报告，基坑底部主要为淤泥质粘土或粘土，地质情况较好，可直接采用土方车倒运的方案实施，加快施工进度