高层建筑施工：支护结构的土方开挖

深基坑在支护结构支护下的开挖方式多为垂直开挖，根据其确定的支撑方案，这种开挖方式又分为无内支撑支护开挖（图3.2）和有内撑支护开挖（图3.3）两类；根据其开挖顺序，还可分为盆式开挖和岛式开挖、坑边条状开挖及逆作开挖等。

图3.2　无内支撑土方开挖

图3.3　有内支撑土方开挖

1）盆式开挖

盆式开挖（图3.4）即先挖除基坑中间部分的土方，后挖除挡墙四周土方的开挖方式。这种开挖方式的优点是挡墙的无支撑暴露时间短，可利用挡墙四周所留土堤，阻止挡墙的变形。有时为了提高所留土堤的被动土压力，还要在挡墙内侧四周进行土体加固，以满足控制挡墙变形的要求。盆式开挖的缺点是土方不能直接外运，需集中提升后装车外运，挖土及土方外运速度较岛式开挖慢。

图3.4　盆式挖土

Ⅰ—第一次挖土；Ⅱ—第二次挖土；Ⅲ—第三次挖土

盆式挖土周边留置的土坡，其宽度、高度和坡度大小均应通过稳定验算确定。如留得过小，对围护墙的支撑作用不明显，失去盆式挖土的意义；如坡度太陡边坡不稳定，在挖土过程中可能失稳滑动，不但失去对围护墙的支撑作用，影响施工，而且有损于工程桩质量。另外，盆式挖土需设法提高土方上运的速度，这对加速基坑开挖有很大作用。

上海香港广场地处市区繁华地段，基坑距离淮海路地铁隧道为8～9 m，距离四周地下管线为7～10 m，基坑面积约5 800 m2，基坑深度在电梯井筒体部分为17 m，裙房部分为12.55 m，要求挡墙的最大水平位移控制在40 mm以内。

基坑挡墙采用80 cm厚、23.6 m深的地下连续墙，坑底以下埋深为10.3 m；支撑体系采用3道钢管支撑，每根钢支撑为609 mm×16 mm双钢管，支撑端部为八字撑，钢支撑安装后施加预应力。地下连续墙内侧被动区采用搅拌桩进行土体加固。

图3.5为上海香港广场基坑开挖及支撑施工顺序示意图。基坑开挖和支撑分4层进行，每层均采用盆式开挖，先挖除基坑中间部分的土体，挡墙周边余留土堤，阻止挡墙变形。中间部分挖至该层支撑底面，接着安装好开挖范围内的钢支撑，然后再分块、对称地开挖余留土堤，及时安装钢腰梁，并连接带八字撑的支撑与基坑中部的对应横撑，施加预应力。要求每两块土堤的开挖及支撑安装要在24 h内完成，以减少时空效应的负面影响。

图3.5　上海香港广场基坑开挖及支撑施工顺序示意图

开挖第3道支撑以下的土体时，先挖基坑中间的盆状土体，然后分块开挖电梯井筒体的深坑，挖至标高后立即浇筑快硬混凝土垫层，以便及时发挥其支撑作用。

重庆嘉陵帆影工程属大型基坑开挖，北区及南区上部土方采用机械开挖的方式，基坑采用盆式开挖坑边抽条法进行土方开挖（图3.6），土方用翻斗汽车运出，基坑开挖分层厚度规定如图3.7所示。

根据设计要求分层开挖，每挖一层土方施工一道锚索。分层开挖时，为确保基坑安全，每层开挖时不能一次将所有土全部开挖完，而是将坑边土方分成两段采用坑边抽条的方法进行开挖。在北区以10根桩所占区域为一个施工段，南区以8根桩所占区域为一个施工段，开挖时先挖Ⅰ段土方，待Ⅰ段范围内支护桩完成锚索张拉及桩间喷锚后，再进行Ⅱ段范围内的土方开挖及锚索张拉等工作（图3.8）。

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图3.6　重庆嘉陵帆影基坑盆式开挖坑边抽条法土方开挖

图3.7　基坑开挖分层厚度

图3.8　基坑边条状开挖示意

2）中心岛（墩）式开挖

中心岛（墩）式开挖是保留基坑中心土体，先挖除挡墙内四周土方的开挖方式。这种开挖方式的优点是可以利用中心岛搭设栈桥，挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车可以利用栈桥进入基坑运土，这样可以加快挖土和运土的速度。其缺点是由于先挖挡墙内四周的土方，挡墙的受荷时间长，在软黏土中时间效应显著，有可能增大支护结构的变形量。中心岛（墩）式开挖常用于无内撑围护开挖（如土层锚杆）或采用边桁架、环梁式或角撑等大空间支撑系统的基坑开挖（图3.9—图3.12）。

图3.9　墩式挖土示意图

1—栈桥；2—支架（尽可能利用工程桩）；3—围护墙；4—腰梁；5—中心岛（土墩）

图3.10　墩式土方开挖顺序

Ⅰ—第一次挖土；Ⅱ—第二次挖土；Ⅲ—第三次挖土；Ⅳ—第四次挖土

图3.11　中心岛（墩）式挖土

图3.12　上海世博文化中心工程

中心岛（墩）式挖土，中间土墩的留土高度、边坡的坡度、挖土层次与高差都要经过仔细研究确定。由于雨季常有大雨，土墩边坡易滑坡，必要时尚需对边坡加固。挖土可分层开挖（图3.10），多数是先全面挖去第一层，然后中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。开挖多用反铲挖土机，若基坑深度大则用向上逐级传递方式进行装车外运。