浅谈绍兴大剧院舞台深基坑围护施工

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一、概况
    绍兴大剧院基坑尺寸长108.8米，宽62米，基础设计采用Ф800钻孔灌注桩，桩顶标高为-5.8～-7.1米；主舞台区为坑中坑，采用Ф800钻孔灌注桩(抗拔桩)，桩顶标高为-14.90米。地下室基础底板位于淤泥质粘土层中，主舞台基础底板在粘土上。该工程地下室部分施工的重点及难点在主舞台区，实际挖土深达15米左右。地下水静止水位埋深±0.00至1.80米。
    二、主舞台基坑围护方案
    根据工程地质勘探报告，本工程主舞台深基坑有以下特点：坑深度大，深度在14.95米，为坑中坑，开挖难度大。综合分析本工程基坑的形状、面积、开挖深度、地质条件及周围环境，基坑围护设计综合考虑了以下因素：①西侧及南侧分别有建筑物和各种管线，其中煤气管道离基坑边仅6米远。施工应确保整体稳定，合理地控制基坑变形；②场地条件复杂，特别是③号土层为厚度较大的淤泥质粘土，对基坑围护的稳定性和变形不利；③舞台深基坑为坑中坑，深度达14.95米，施工周期较长，应尽量减少基坑坑底暴露时间。
    根据这些特点，通过分析、比较，确定了以下围护方案：主舞台区为坑中坑，土质条件相对较好，坑底在粘土上，无放坡条件。为了确保围护安全和降低工程造价，通过对浙江省常见的几种支护分案在技术、经济上进行分析、比较，根据地质报告和具体结构情况，采用单排Ф800@1200钻孔灌注桩+角撑+一道预应力锚杆进行支护。钻孔灌注桩作为挡土桩，在其中嵌入Ф800高压旋喷桩止水，在深基坑开挖前在-7.15米处浇筑压顶梁，利用压顶梁作为支撑系统的围檩，并在四周支护薄弱的四角处，用钢筋混凝土浇筑角撑。鉴于工程挖土难度大，工期紧迫，通过周密计算和综合考虑基坑深度、地质条件及周围环境情况，在挖土前先浇好压顶梁及水平梁，并采取以下针对性措施：①加班加点，加快施工进度，减少基坑坑底暴露时间；②对主舞台进行土体深层位移监测，压顶梁沉降位移观测，水位监测；③在主舞台底板混凝土浇筑完成后，再浇筑四周地下室底板(-7.15米)；④用毛石砼填实底板与围护桩之间的空隙，待底板强度达到设计值80%以上，再拆除钢筋砼支撑。
    三、主舞台深基坑施工
    基坑土开挖及主舞台深基坑施工的具体措施如下：①全场地大面积挖土至标高-5.85米处，主舞台深基坑四周挖至-7.15米处施工围护的压顶梁及四周角撑；②压顶梁养护至设计强度80%以上后，进行主舞台区域的土方开挖，采用0.8立方米挖机直接停在压顶梁土层面上向下挖土，挖至-10.65米左右时，在压顶梁与-10.65米间打一排Ф22HRB400，Ф130@1000预应力锚杆，L=1500，将围护与周围土体连成一个整体，以便整个基坑的水平力得到有效传递，减轻周围土体对整个围护的侧压力；③由于基坑深度达到14.95米，0.8立方米挖土机不能将土一次性挖到基坑底，先挖至-10.65米处，凿平工程桩，再用50吨/米汽车吊将0.25立方米小挖机吊入深基坑，由小挖机挖至标高-14.95米基坑底板，大挖机挖出坑外，四周留一圈三角形土体。待基坑稳定后，采用人工开挖；④在挖土过程中，为确保基坑安全，及时监测开挖过程中支护结构和周围土体的变形信息，对地下室基坑及主舞台基坑作原位监测，有效控制四周地下室底板施工对主舞台围护的影响，主舞台底板混凝土浇捣完成后，再开始主舞台四周地下室底板混凝土浇捣。
    四、主舞台深基坑变形监测
    1、监测目的
    为了及时了解基坑开挖过程中土体水平位移，周围建筑物、道路及管线的沉降，实行信息化管理，防止发生事故及对周围建筑物、道路、管线造成不良影响，确保施工安全。
    2、测点布置
    主舞台深基坑在-7.15米围护梁浇筑完成后，设置了8点位移观测点，编号为W1～W8。
    3、监测原理
    测斜管采用特制的硬性聚氯乙烯塑料管，埋设在距排桩墙1米左右的外侧土体中，测试的原理是认为测斜管底端是不动点，各点相对于第端的位移值即为水平位移。水平位移的控制指标有两个，即位移总量控制和位移发展速率控制，控制的原则是以控制位移发展速率为主，位移发展速率在3毫米/天以内为安全，大于3毫米/天时发出安全警报，并加强观测。位移观测点主要观测主舞台深基坑围护梁位移，控制周围土体整体稳定。
    4、观测成果分析
    主舞台深基坑位移观测点W1～W8的观测结果表明，主舞台深基坑随着开挖的进行，位移发展最大发生在土体开挖前一周，随着底板垫层混凝土浇筑完成，位移趋于稳定，总的来看水平位移基本符合要求，水平位移发展速率也在控制范围内，基坑及临近建筑物、各种管线及煤气管道处于安全、稳定的状态。
    五、结论
    ⑴本工程地下室施工历时3个月，基坑围护处于安全、稳定状态，未发生险情，证明工程基坑支护体系和施工是成功的，特别是处理主舞台深基坑方面积累了有益经验。
    ⑵在处理剧院类工程深基坑(坑中坑)上，合理安排施工顺序至关重要，要尽量加快主舞台深基坑垫层、底板混凝土施工，保证基坑尽早稳定。
    ⑶基坑信息化监控的各种观测数据为指导施工提供依据，本工程主舞台深基坑围护最大位移达41毫米，但主要是基坑开挖后5～10天，后期位移稳定，位移速率在警戒范围内。