《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》是上海市第七建築有限公司完成的建築類施工工法，完成人是王美華、梁其家、吳杏第、於國光，適用於城市建築群密集，相鄰地上、地下建築物過近，必須保證鄰近公共市政設施正常運行。地下水位過高和施工場地狹小的地方進行多層地上地下工程施工時，可根據現場情況與設計單位充分結合選用該工法。
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》主要的工法特點是縮短施工工期；受力良好合理，圍護結構變形量小；可減少對環境影響；採用"一明兩暗"盆式開挖施工工藝。
2008年1月31日，《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：“一明兩暗”盆式開挖施工工法
- 工法編號： YJGF092-2006
- 完成單位：上海市第七建築有限公司
- 主要完成人：王美華、梁其家、吳杏第、於國光
- 套用實例：上海鐵路南站北廣場工程
- 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》能有效控制基坑變形以及增加明挖土方工作量，加快施工進度，同時能取消基坑支撐拆除後產生的大量建築垃圾，有效保護環境，節約資源。“一明兩暗”盆式開挖綜合考慮超大基坑立體施工交叉流水、“時空效應”、“分層、分塊、平衡對稱、限時支撐”的原則，能增加結構施工的速度，又保證了整個基坑的安全，保證施工過程中相鄰原有建築物、周邊管線的安全，有效保護鄰近地下建築設施。“一明兩暗”盆式開挖在上海南站北廣場施工取得成功。
工法特點
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》的工法特點是：
1.縮短施工工期，利用地下室頂板可使建築物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業，在建築規模大、上下層次多時，大約可節省工時1/3。
2.受力良好合理，圍護結構變形量小因而對鄰近建築的影響亦小。
3.施工可減少對環境影響。
4.一層結構平面可作為工作平台，不必另外架設開挖工作平台與內撐，這樣大幅度削減了支撐和工作平台等大型臨時設施，減少了施工費用。
5.由於開挖和施工的交錯進行，逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔並傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內地基回彈量。
6.採用“一明兩暗”盆式開挖施工工藝，其地下主體結構不採用土代模（磚代模）形式，採用一般順作工程模板支撐體系施工，對保證結構質量具有較大優勢。
操作原理
適用範圍
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》適用於城市建築群密集，相鄰地上、地下建築物過近，必須保證鄰近公共市政設施正常運行。地下水位過高和施工場地狹小的地方進行多層地上地下工程施工時，可根據現場情況與設計單位充分結合，選用此工法。
工藝原理
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》是利用地下連續牆（兼圍護擋土、擋水和支撐）及鋼格構柱承重，以地下結構樓板為水平支撐；土方開挖為一明兩暗施工方法，第一次採用盆式明挖土方，利用土方放坡控制變形，加快施工進度，隨後進行模板支撐和鋼筋綁紮，完成結構頂板施工，再利用結構頂板預留出土孔進行全機械盆式暗挖土方施工，依次完成地下多層結構樓板、底板施工。
施工工藝
- 工藝流程
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》的工藝流程圖見1。
圖1 施工工藝流程
- 操作要點
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》的操作要點如下：
一、取土口的設定
採用主體結構與支護結構相結合的“一明兩暗”全逆作法施工工藝，除頂板施工階段採用明挖法以外，中板和底板的土方均採用暗挖法施工。為了提高土方開挖的工作效率減少暗挖階段土方的地下駁運量，在取土口的設定可採用大開口的設計。一般逆作法施工中，取土口大小為100~150平方米左右，大開口取土口可根據基坑面積情況，控制在400~600平方米左右，取土口之間的淨距離控制在25~30米以內。取土口的設定主要考慮以下幾個原則：
1.頂板出土孔大小滿足結構受力要求，特別是在土壓力作用下必須能夠有效傳遞水平力。
2.水平距離一是要滿足挖土機最多二次翻土要求，避免多次翻土引起土體過分擾動；二是在暗挖階段，儘量滿足自然通風的要求。
3.取土口留設時頂板與地下結構多層樓板相對應。
二、超大面積基坑施工塊的劃分
針對基坑面積超大的工程，根據“一明兩暗”盆式開挖的特點，為有效控制基坑變形，基坑施工時採取劃分施工塊的方法。
由於頂板採取明挖法盆式開挖，挖土速度比較快，相對應的基坑暴露時間短，故第一層頂板的土層開挖分塊面積可以較大，每塊面積控制為6000平方米。
以下各層結構樓板的土層開挖，由於挖土是在頂板下進行的，屬於暗挖，速度比較慢，基坑的暴露時間比較長，因此以下各層結構樓板土方開挖分塊面積控制在4000平方米左右，這樣可以縮短每塊的結構施工時間，從而使連續牆的變形減小，中板施工原則上每一分塊均有兩個出土孔。
底板的土方開挖，由於此工況對基坑的安全影響最大，因此底板土方開挖採取中心島開挖和周邊預留邊坡抽條開挖相結合的方式，在基坑底板中心區域適當分塊外，還可以在連續牆邊上留土坡後做，邊坡留土平均大小為200平方米左右的小塊進行抽條分塊開挖施工，這樣既保證了中心島區域結構施工的速度，又保證了整個基坑的安全。
超大工程施工塊劃分的原則是：按照“時空效應”，“分層、分塊、平衡對稱、限時支撐”的原則；綜合考慮超大基坑立體施工交叉流水的要求；合理利用後澆帶、變形縫及結構施工縫進行施工塊劃分的原則。
三、“一明兩暗”盆式開挖施工方法
為控制基坑變形以及增加明挖工作量，土方採用盆式開挖的方式。
第一次土方明挖，開挖盆頂標高、盆底標高及盆邊土體留坡根據設計工況確定，然後按1:2放坡，且為了減少基坑開挖對周邊建築物以及周邊環境的影響，採取卸載開挖的方式。隨後進行地下結構頂板施工。見圖2。
圖2 第一次土方開挖工況圖
待地下結構頂板達到設計強度要求，第二次土方開挖由停在頂板上的抓鬥挖機通過頂板預留洞口進行土方暗挖，挖出土方裝車外運，第次土方開挖盆頂標高、盆底標高及盆邊土體留坡根據設計工況確定。見圖3。
圖3 第二次土方開挖工況圖
第三次土方開挖挖土方法同第二層土方，土方由停在頂板上的抓鬥裝車外運，由於第三次土方開挖為地下結構底板施工工況，此工況對基坑的安全影響最大，因此底板土方開挖採取中心島開挖和周邊預留邊坡抽條開挖相結合的方式，基坑中部土方挖至基底，先完成中部基礎底板混凝土澆搗。其餘邊坡留土部分待中間底板澆搗完畢且達到設計強度的80%後再抽條開挖至基底。見圖4。
圖4 第三次土方開挖工況圖
對於每一層面挖土方式，在開挖部位與未開挖部位之間留設臨時邊坡，原則是後一施工段土方開挖應在前一施工段結構施工時開始，以此形成交叉流水。
在頂板形成且混凝土強度達到設計標號後開始開挖頂板以下的土方，挖土採用大機坑上裝車，小機入坑開挖，形成多條土方流水線，小機接力組合傳遞，將土運至出土洞口。
材料設備
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》所用的材料及設備明細如下：
1.反鏟挖機、長臂反鏟挖機、抓鬥挖機。
2.土方運輸車、路基箱。
質量控制
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》的質量控制要求如下：
1.控制一柱一樁的垂直度。
2.控制降水的效果。
3.控制基坑的變形。
4.控制周邊建築物的變形。
5.控制結構的施工質量。
安全措施
採用《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.嚴格執行施工現場安全生產，以及高空作業的有關規定，在對施工班組進行操作交底時，必須同時進行安全交底並做好書面記錄。
2.人工土，不準在機械迴轉半徑下工作。前後操作人員間距應小於2~3米，推土要1米以外，並且高度不得超過1.5米。
3.基坑四周必須設定1.5米高的防護欄桿，要設定一定數量的鋼梯作為施工人員上下通道。扶梯欄桿不得低於1.2米，設定後實行安全驗收制度，並定期檢查。
4.土方開挖時，挖土機械嚴禁碰撞鋼立柱。
5.中樓板開始挖土時，在操作入坑前，派專人在通道口清點入坑人員數量，記錄在冊，交接班時也需清點操作人員數量，做好交接班記錄地下一層結構形成以後，將施工區域合理規劃，在鋼格構柱上做出明顯標記，指示上下通道位置和當前所在位置。
6.由於逆作法施工，需解決通風和排廢氣的工作，以保證地下施工人員的身體健康，考慮設定排風機以增加通風和迴風效果。
7.暗挖時，乙炔瓶與氧氣瓶之間需保持5以上的安全距離，由電焊工負責常檢查乙炔和氧氣瓶，以防漏氣。乙炔和氧氣瓶調換時應分別吊運，吊運時嚴禁抓鬥吊。
8.嚴禁擅自拆除施工現場的腳手，安全防護設施和施工現場安全標誌，如需拆除，須由項目負責人會同技術員商議後，並採取相應措施後方可由有關工種進行操作。
9.施工現場的電氣設備設施必須制定有效的安全管理制度，現場電線，電氣設備必須有專業電工經常檢查整理，發現問題必須立即解決。夜班施工後，第二天必須整理和收集；凡是觸及或接近帶電體的地方，均應採取絕緣保護以及保持安全距離等措施。
10.施工現場使用的登高扶梯必須堅實穩固，不得缺層，梯階的間距不能大於30厘米，扶梯使用時在連線處要用金屬卡或鐵絲綁牢，人字梯中間需有拉結線，且梯子下腳應有防滑措施，傾斜的坡度以60°為宜，以滿足挖土施工的要求。
11.現場的四臨邊、五臨口不準堆放材料。
12.吊機施工過程中必須配備上下指揮，無指揮在場嚴禁起吊。
13.上、下聯繫的作業必須設指揮人員，規定專門的訊號，嚴格按指揮訊號進行作業。
14.遵守工程現場各項安全規章制度，所有安全措施與責任均須滿足業主方和有關政府部門的要求。
15.電動工具、施工機械和設備的安裝應嚴格遵守有關的規章制度確保全全。
環保措施
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》的環保措施如下：
在施工時施工過程中，合理編制施工進度安排，採取合理的施工方案，性能良好的施工機械，減少和避免噪聲、粉塵對環境及周邊居民和團體的影響，設立投訴電話，傾聽民從意見，及時改進施工方法。
定期打掃和噴灑工地道路及工地周邊市政道路，工地門口安裝沖洗設備，確保離開工地的車輛上不能有泥土、碎片等類似物體帶到公共道路上。
效益分析
《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》由於地下一層採取明挖的施工工藝，與暗挖相比，增加了盆式明挖工作量，邊坡採用放坡的方式，加快了施工進度，保證了基坑施工的安全，節約了成本。
另一方面，由於採用盆式開挖，逆作開挖、順作進行結構排架支撐施工，確保了結構混凝土的施工質量。
鄰近地上及地下建築物及市政工程公共設施影響減少。周邊環境和施工本身均安全，易於文明施工現場管理。
套用實例
上海市第七建築有限公司在上海南站北廣場工程和中房置業辦公樓工程施工中均採用《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》施工，取得了較好的效果。
上海鐵路南站北廣場工程位於新建上海鐵路南站的北側，北為滬閔路，南接主站房下沉式廣場，東面與捷運L1線的預留車站和區間段接壤，西面為桂林路。北廣場工程主要由地下車庫、地下商場和地下通道組成。北廣場工程為地下二層結構，基底標高為-14.600（相對標高），地下室頂板標高為-3.000，覆土厚度為1.5米，總建築面積約為80000平方米，占地面積約40000平方米。從結構受力的考慮，主站屋北出站大廳與下沉式廣場的沉降縫設在車道隔離帶的中心部位，從該部位至北廣場地下車庫所圍區域的面積為4067平方米，地下車庫與下沉式廣場及與地下通道之間均採用沉降縫斷開，斷縫位置均有必要的防水措施。該工程占地面積大，南側主站房正處同步施工階段，同時保證北側捷運一號線的正常運行和與在建的R1線和L1線同步施工。
採用“一明兩暗”盆式開挖的施工工藝的上海鐵路南站北廣場工程從2003年10月25日開始進行第塊土方開挖，2003年1月18日完成全部頂板施工。2004年8月25日完成最後一塊逆作底板的抽條混凝土施工，總計完成50萬立方米土方開挖，10萬立方米混凝土澆築。該工程通過底板抽條開挖代替鋼支撐圍護，節省型鋼費用301萬元；利用臨時墊層碎混凝土充當下一層結構施工墊層，節省商品混凝土費用37.5萬元；整個施工過程中無任何重大工程質量事故，保證了捷運一號線在施工期間的正常運行。
中房置業辦公樓地下車庫一期工程位於小木橋路以東，內環高架中山南路以南，占地約1萬平方米，地下車庫一期地下室基坑長約65米，寬約55米，基坑占地面積約為2875平方米，地下室一層高為4米和4.75米，地下室二層高為3.6米。
根據該工程周邊環境的情況及業主施工進度的要求，該工程地下車庫一期工程採用“一明兩暗”盆式開挖施工工藝。該工程施工時，地下車庫樁基及地下連續牆同步組織展開施，隨後按“一明兩暗”盆式開挖施工工序由上至下進行土方開挖施工及相應梁板結構施工。
截至2005年，該工程圍護及樁基施工已全部完成，首層土方開挖（明挖）也全部完成。該工程的施工進度，質量、安全也全部達到要求，得到業主等各方面的好評。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
圖5 第一層土方開挖（明挖）
圖6 第二層土方開挖（暗挖）
圖7 第三層土方開挖（暗挖）
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《“一明兩暗”盆式開挖施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。
