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上海银行数据处理中心超大深基坑土方开挖技术

文档作者：李华杜长勤陈克明文档来源：上海市浦东新区建设(集团)有限公司		点击数：	更新时间： 2025年11月13日
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2010年1月
第39卷第1期
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY 7l
上海银行数据处理中心超大深基坑土方开挖技术
李华，杜长勤，陈克明
(上海市浦东新区建设(集团)有限公司。上海200129)
[摘要]上海银行数据处理中心工程基坑呈矩形，总占地面积约42 000m2。采用盆式、抽条分块开挖技术。施工中
首先对称浇筑双圆环形混凝土支撑，充分利用时空效应原理，坑边留土护壁，对称、均衡、分层挖土；采用设置环形
出土通道和南北两个出土坡道相结合的交通措施。并采用信息化施工，在基坑施工期问监测地下水位、围护结构
水平位移及支撑轴力。有效控制基坑变形，降低施工成本。
【关键词】基坑；土方开挖；盆式开挖；时空效应；信息化施工
[中图分类号]TU753．1 [文献标识码]A [文章编号】．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
上海银行数据处理中心位于浦东新区经二路、纬
三路、华东路、锦绣东路交汇处。主体地上为多幢单体
建筑及下沉式庭院，整体设置2层地下室，地下室中部
东西两侧保留两处土体墩台，面积约为3 600m2和
6 200m2，其中西侧土体墩台设置由南向北、从地下室
顶板下至地下一层的下行坡道，标高一4．6～一0．3m；
东侧土体墩台为员工绿化庭院。
l基坑工程概况
基坑呈矩形，总占地面积约为4．2万m2(包括土
体墩台面积)，地下建筑面积59 560m2，基坑周长约
880m；基坑周边环境条件较为宽松，3倍开挖深度范围
内无需要保护的建(构)筑物；周边道路与地下室结构
最小距离超过llm，普遍在20一30m以外。
基坑一般开挖深度为9．1m，局部挖深达11m和
12．1m；基坑围护采用带撑桩墙式围护结构，坑外普遍
采用一级卸土放坡结合钻孔灌注围护桩(设计桩径
850、900、950、l 000mm)及双排ck700mm@500mm双轴
水泥土搅拌桩止水帷幕的围护体形式；坑外东北侧车
道区域采用钻孔灌注围护桩及4排ck700mm@500ram
双轴水泥土搅拌桩的围护体形式；坑内土体墩台采用
一级卸土放坡结合复合土钉墙作为围护结构。坑内设
置1道双环形钢筋混凝土水平支撑，环向半径为63m
(见图1)。场地土层以粉质黏土为主，物理力学指标
如表l所示。
2土方开挖关键施工技术
2．1对称浇筑双圆环形混凝土支撑
[收稿日期】2009-08-17
‘[作者简介】李华，上海市浦东新区建设(集团)有限公司工
程师，上海市浦东新区浦东大道2752号浦建大厦911室(总工
室)200129，电话：15901730818，E·mail：stonelee77@139．com
万方数据
72 施工技术第39卷
一双一a平面b削面
图1基坑支撑示意
Fig．1 Foundation excavation suppor协
表1土层物理力学指标
Table 1 Physical and mechanical indexes of soil
本基坑围护桩支撑结构经多次优化，最终采用双
圆环支撑结合角撑的布置形式。支撑的混凝土设计强
度等级均为C30。支撑的具体情况为：支撑系统中心
标高为一3．400m，钢筋混凝土压顶梁截面为1 200mm
×700mm，圆环撑截面1 600mm×1 000mm，对撑(角
撑)截面1 000mm×700mm，八字撑(径向支撑)截面为
800mm×700mm，如图2所示。
围2支捧示惫
Fig．2 Support structure
双圆环形混凝土内支撑支护形式使应力分布均
匀，传力顺畅，节省了1道水平支撑和深层降水等费
用；同时，在土方开挖中，充分利用了环形支撑内的大
空间，合理安排挖土、运输施工机械，缩短了工期。但
是，圆环形支撑对施工过程中的不均匀受力较为敏感。
因此，在环形支撑制作过程采取对称浇筑，以避免基坑
周边的不均匀施工荷载。
环形支撑施工过程中，环梁径向同心度偏差在±
20ram内，同一平面内标高偏差控制在-1-50mm范围
内；环形梁施工过程中先平整场地，抽槽开挖至支撑底
标高，浇筑100mm厚垫层，采用全站仪每2m设置一个
控制点，分区域对称、同时浇筑环梁混凝土，环梁同心
度实际偏差小于1Gram，满足圆环径向要求。基坑监测
资料表明，圆形基坑受力均衡，围护体不同方向的测点
变形值基本接近，实测变形值小于预测值，基坑处于稳
定状态。
2．2盆式开挖
在挖土方案的前期制定中，对于采用岛式挖土还
是盆式挖土意见不一。采用对称岛式开挖即在长方形
的基坑中对称留置两个中心岛，运输车辆可以随挖土
在原状土层上等待装土，提高了出土速度，两个中心岛
边坑随着土层的开挖，分层、流水进行土钉施工。但
是，设计不予考虑设置栈桥的情况下，取土比较困难。
方案评审中，考虑到基坑围护设计的安全系数不
高，成本控制等因素，最终采用边坑留堤护墙的盆式大
开挖，采用两级放坡开挖至基底，可设置取土坡道，无
需搭设栈桥，可节约投资；但是仍存在取土速度慢，挖
机短驳频率高，边坡暴露时间长的问题。
2．3坑边留土护壁一
1)坑边留土的作用机理
在深基坑逆作法施工中，一般采用盆式开挖，盆边
预留一定宽度和坡度的土体。盆边留土增大围护结构
被动区的土压力，一定宽度和坡度的留土相当于减少
基坑开挖深度，增大围护插入比。同时，由于留土的自
重，会使基坑开挖侧一定深度内的土体水平向基床系
数有所提高，以减少围护结构变形。目前基坑规范中
一般规定基坑的土方开挖应分层、分块、盆式开挖，坑
边应留土护壁，这些措施都有利于减少基坑变形及坑
底隆起等，是一种非常有效的围护结构变形控制手段。
2)坑边留土基底宽度计算
目前一般将留土视为坑内的超载，这样只能考虑
留土白重对基坑围护的影响，实际上坑内留土对基坑
变形的控制作用比较复杂，不仅有留土自重的作用，还
有留土本身土体结构的水平抗力等，在实际施工中发
现留土的物理性质和宽度、坡度对减少围护结构的变
形都有作用，涉及因素很多，不能单纯简化为超载来计
算。留土基底宽度计算如图3所示。
图3中，上部留土宽b。≥0．5m，下部宽Do应满足
D。≥K。yh／(2c+hytanqo)，式中：Do、h为坑(槽)预留护
壁土体基底面宽和原土体高度(m)；K。为被动土压力
万方数据
2010 No．1 李华等：上海银行数据处理中心超大深基坑士方开挖技术73
图3留土基底宽度计算筒图
Fig．3 Calculation of left soil width In
foundation excavation
系数；1为土体天然重度(kN／m’)；c、妒为预留土体的
黏聚力(kPa)(取固结快剪值)和内摩擦角(。)。
本工程坑边采用两级放坡，累计D。取值4H(H为
开挖深度)。监测结果表明：通过这种开挖期间的留土
措施和基坑开挖的分块施工，可以有效地控制超挖所
引起的围护结构变形。
2．4出土通(坡)道的设置
为了加快施工进度，避免无支撑暴露时间过长，采
取环形出土通道和南北向两个出土坡道相结合的取
(运)土交通措施(见图4)。在支撑外围，不扰动支撑
梁两侧土体的情况下，施工一条环形封闭的施工便道
与场区出入口相连，具体做法：支撑梁上覆土40em
(PHC工程桩上覆土90cm)夯实，50ram厚碎石垫层，
20cm厚C20钢筋混凝土面层(路面宽6m，qbl4@200×
200钢筋网片)。南北向连接出入口的地方，各设置一
条l：10的出土坡道，便于土方车进入坑内取土，该坡
道随着坑内土方的不断减少，坡形也在动态变化。
圈4基坑盆式开挖示意
Fig．4 Basin-type soil excavation
2．5对称、均衡、分层挖土
软土地基基坑开挖应优先采用分段阶梯分层开挖
形式，这样不仅便于施工组织，而且对基坑的稳定较为
有利。每个阶梯平台均可作为挖土机械土方转运的工
作平台，可加快开挖进度。
结合本工程支撑平面布置和坑内留设土体墩台的
特点，总体土方开挖如下。
1)第1阶段基坑周边留土护壁，中间区域采用
二级放坡开挖到基底，一级平台最大宽度16．5m，
1：1．5放坡，二级平台宽8m，1：1．5放坡至基底，采用挖
机短驳，修整好的边坡采用钢丝网喷浆护坡，土墩周边
随土方开挖逐层施工完成复合土钉墙。
2)第2阶段充分利用时空效应，采取基坑周边
留土，根据底板后浇带位置进行分区，抽条开挖，总体
退挖出场；挖土顺序按照①～④号分块流水作业、依次
开挖(见图4)。土方开挖至基底后，24h内及时浇筑垫
层及施工底板。角部支撑水平桁架较多的位置，在不
设栈桥的情况下，取土比较困难，可采用小型反挖机挖
土，大型机传递，抓斗起吊的施工工艺。
3信息化施工
基坑施工期间在周边环境和基坑本体上设置各种
监测点，组成监测体系。监测的主要内容有：周边管线
垂直位移、围护结构顶部的垂直和水平位移、围护桩身
深层水平位移、坑外土体深层水平位移、支撑轴力、立
柱沉降、坑外地下水位及孔隙水压力和坑底回弹。本
工程基坑内外共布置了260个监测点。监测工作主要
分基坑挖土和支撑施工、基坑降水、注浆加固3个阶段
进行。在各个阶段，根据监测的位移、沉降数据，分析
产生的原因，有针对性地采取措施，如加固保护对象、
控制施工进度和调整施工方案等，以保证周围环境的
安全和施工顺利进行。
1)地下水位基坑开挖过程中，基坑围护周边地
下水位变化幅度一般在0．51—0．72m，反映出围护止
水效果良好。
2)水平位移按照土方开挖的3个阶段进行围护
桩体的水平位移监测(见图5a)，可见最大水平位移
一26ram，在报警范围之内，留土护壁措施对围护结构
的位移控制有效。
3)支撑轴力水平环形梁和支撑梁混凝土浇筑完
成后，随着挖土加深，支撑轴力很快增大，挖土到第3
阶段轴力达到峰值，普遍在10 000—110 00kN，均在报
警值16 000kN范围内(见图5b)。
{铡
磁
水平位移／ram
10000
堇8 000
R 6 000
蓑；黜
0
观测时间，d
0 20柏60 80 100 120140160180
b内支撑典型断面轴力
圈5监测结果示意
Fig．5 Moni州ng results
4 结语
目前，该工程地下室第2层土方已经施工完毕，从
土方开挖过程及监测结果看，±方开挖施工质量较好，
基坑监测数据正常，基坑支护稳定，基坑降水收到良好
的效果，通过本工程总结以下结论。
1)支撑平面布置采用圆环与对撑相结合的形式，
利用圆环受力均匀、圆环内大空间的特点，不设栈桥，
(下转第77页)
万方数据
2010 No．1 卢庶等：无锡苏宁广场三轴水泥土搅拌桩施工技术77
(上接第73页)
采用车辆下坑取土的方式，应着重考虑车道的布置、施
工以及稳定性问题，并应有设计方详细的分析计算，与
施工总承包单位密切配合，综合分析施工难度和技术
经济指标，同时与对撑设栈桥方案相比较，使方案更加
完善和合理。
2)软土地基超大基坑开挖应优先采用分段阶梯分
层开挖形式，这样不仅便于施工组织，而且对基坑的稳
定较为有利。留土护壁是一种非常有效的围护结构变
形控制手段。
3)采用盆式加分区抽条开挖方式，按照“时空效
应”理论指导挖土和支撑施工，做到“分层、分块、对
称、平衡、限时”开挖。抽条挖土必须对称随挖随浇混
凝土垫层(24h以内)以形成对撑，挖土过程中宜掏空
格构柱四周土体，避免立柱承受不均匀的侧向土压力
而出现稳定问题。
4)加强基坑施工监测是确保基坑施工安全进行的
动态管理的重要手段，基坑监测的及时性、准确性是保
证基坑安全的重要基础。加强监测信息的反馈，及时
调整支护方法是基坑安全的重要保障。这也需要参建
各方密切配合、共同协商、及时处理工作中出现的各种
异常情况。
参考文献：
[1]刘建航。侯学渊．基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出
版杜。1997．
Liu Jianhang，Hou Xueyuan．Foundation excavation engineering
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1997．(in Chinese)
[2】林宗元．岩土工程治理手册[M]．北京：中国建筑工业出版
杜。2005．
Lin Zongyuan．Soil engineering treatment mwtlual[M]．Bering：
China Architecture＆Building Press，2005．(in Chinese)
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[s]．北京：中国建筑工业出版社，1999．
China Academy of Building Research．JGJl20-99 Technical
specification for retaining and protection of building foundation
excavations[S]．Bering：China

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