于家堡起步區基坑工程集約化建設方式探討

□文/趙 彤 王 英

□王 英/天津城建設計院有限公司。

于家堡起步區基坑工程集約化建設方式探討

□文/趙 彤 王 英

文章以于家堡金融區起步區為背景，對區域內規劃及建設方式的把控進行了分析，對大規模建筑群建設方式尤其基坑等高投入、高風險的臨時工程進行詳細研究，對常規工程經驗進行創新、改革，倡導集約化建設，為后續相關工程提供新模式、新方法，為未來金融區的開發提供新思路。

于家堡；建筑群；基坑；集約化

位于天津市濱海新區中央商務區的于家堡金融區是集中展示新區國際大都市形象的標志區，也是濱海新區繼響螺灣后又一個密集、整體式的建設區域。于家堡金融區共規劃120個地塊，按照市場會展、現代金融、傳統金融、教育培訓、商業商住5大業態規劃建設，全力打造商務與金融相結合的24h活力半島，形成人才集聚、要素集中、市場集約的高端金融產業聚集地。為將于家堡地區建設成為具有國際一流水準的金融區，必須在規劃建設管理方式上做深入研究，體現集約、高效的特點。

1 概況

按照天津市對于家堡地區的總體建設安排，擬投資2000億元，分三步建設。為響應金融區的建設安排，選取了西部沿海河與響螺灣隔河相望的1.1km2作為起步區一期試點探索該區域的建設及管理經驗，為后續工程起示范作用。

先行建設區域為起步區一期試點內的6幢單體建筑，6地塊單體建筑高度150～250m，呈3×2布局，總占地面積10萬m2。按“窄街廓、密路網”的規劃理念，地塊間道路寬度30m。規劃的B2、B3地鐵線在區域內正交并設換乘站。

為緩解現代化大城市日益突出的地面擁阻問題，充分體現于家堡“以人為本”的低碳建設理念，金融區內不只采取窄街密路的設計格式，而且鼎力倡議慢行交通、公共交通，力爭做到低碳出行。為有效利用地下空間解決地面交通停車擁堵這一現代城市普遍難題，規劃區域內地下車庫有效連通，實時共享停車空間，又能將區域內停車空間統籌管理，資源社會共享。這將意味著該區域建筑群地下結構全部連通。

而在同一區域，高密度的同時開工建設數座超高層在國內外尚屬首次，如何有效快速地建設是對管理、建設的一項巨大挑戰。尤其是深基坑工程，一般的基坑支護大多是臨時結構，投資太大易造成浪費，但支護結構不安全又勢必會造成工程事故。在投資主體單一，工期相對一致，6地塊地下結構全連通，地鐵同期建設等條件下，如何擇優選取基坑建設開發模式，是建設管理單位需細化研究的課題。

2 工程建設方式選擇

為使基坑這一臨時性但投資巨大的工程能做到最優化，最大程度避免各自分區施工導致場面混亂，物料進出通道不暢，支護工程重復投入等弊端，最終確定6地塊基坑統一支護、統一管理。

基坑工程單坑開挖面積達到10萬m2，為目前國內開挖面積最大的軟土基坑。其支護設計工作的繁雜，是本區域的一次創新和挑戰。

經詳細分析區域地質及工程特性，綜合對比國內外常用的支護形式，確定該區域“窄街廓、密路網”的規劃下，基坑支護宜采用“圍護體+內支撐”形式，以防止對后期市政地下道路及各種管溝等建筑物、構筑物的影響。

3 建設難點及對策

10萬m2基坑為目前國內一次性開挖面積最大基坑，施工過程中遇到各種常規基坑所不曾遇見的技術難點，合理解決這些技術難點是本項工程成功創新的關鍵。

為保證基坑工程安全，結合天津市基坑工程的特點及工程實例經驗，方案成功的關鍵是確保內支撐體系的安全，因此內支撐體系需留有一定的安全儲備但又要防止大規模的浪費，需科學嚴謹的分析，對施工過程中的各項不利因素應提前分析解決。

3.1 內支撐體系優化

在開挖支護面積達10萬m2的情況下，內支撐的利用率較低，支撐體量大，坑內臨時托柱(樁)多，撐下土體開挖不方便，對主體施工影響大，工期相應延長。為此，在確保安全的前提下，能否將支撐道數降至最少，以降低支撐對土方開挖的影響是研究的關鍵。

開挖深度14m的基坑，常規采用2～3道內支撐，本工程突破性的采用單道內支撐，進而大幅度縮減了支撐體系的工程量還降低了支撐體系對撐下土方開挖的影響。

僅單道支撐一項即可節約造價約3000萬元，節約工期近90d，同時還可減少建筑垃圾近1萬m3，有效降低了建設過程對環境的影響。此項創新不僅為區域的集約建設起到了模范示例也推動了天津市乃至全國的軟土基坑的發展。

3.2 內支撐超長構件溫變控制

10萬m2基坑統一支護，內支撐采用對撐與斜角撐相結合形式，對撐構件最大長度達到400m，如何控制超長構件的穩定及溫變是本工程的一項關鍵技術難點。

式中：△——構件溫度影響下伸縮量；

l——構件長度；

αc——構件材料線膨脹系數；

△t——構件溫度變化量。

由式（1）可以計算出，400m構件在經歷冬夏兩季過程中升降溫影響引起的構件長度變化約為12cm。

這種大尺度的變化量如果處理不當極易導致撐下臨時托柱壓彎失穩。這在常規基坑中是不曾遇到的技術難題。為此設計單位突破性的借鑒市政行業的經驗，在支撐變形較大的端頭區域將臨時托柱與支撐結構梁間采用橡膠墊隔開。見圖1。

通過精細計算，合理設計，調整橡膠墊各項參數，使得格構柱與橡膠墊側向抗剪剛度相匹配，利用橡膠墊剪切變形消耗支撐梁的伸縮量。有效避免了臨時托柱的失穩，進而保證單道主撐的安全。

3.3 坑內二次開挖支護優化

區域內南北向地鐵（B2）線基坑較周邊建筑基底落差約4m，土質為淤泥質粘土(φ=7.8°C=10.1kPa直剪快剪標準值)，同時受承壓水的影響且臨近坑邊為主體結構工程樁及基坑內支撐體系支托柱，故對基坑二次開挖的變形控制要求較高。常規措施為加設二次支護(如鋼板樁支護、水泥土攪拌加固等)。但由于該區域上部空間受第一道混凝土主撐影響，施工操作空間有限，常規方式在場地、工期等方面均不能滿足要求。經計算分析并結合現場實際情況，對該區域充分預降水后采用放坡方式二次開挖，利用短木樁配合坡面加固，合理調整開挖方法步驟，成功的將開挖坡面變形控制在1cm以內，單此一項即可節約投資近400萬元，節省工期近60d。

3.4 基坑支護體系重復利用研究

由于該區域整體規劃為“窄街廓、密路網”，地塊間間距較小且地下空間不同程度的連通，先期工程的基坑圍護結構若能與后期工程共用，則可使圍護結構利用率大大提高，整個區域的建設成本可大幅度降低。為此，先期工程在設計施工時即考慮后期支護結構共用的因素，例如一期10萬m2基坑的南北兩側緊鄰地下車庫，基坑深度差異不大，一期基坑的圍護結構如灌注樁等構件在設計時兼顧后期工程的共用要求，做了相應的調整，同時對施工過程中的換拆撐措施也做了相應調整，使得該區域內的700延米支護長度上的圍護樁結構得以重復利用，節省投資近2000萬元。

4 結語

整個基坑過程中未出現任何險情，證明本次基坑支護采用單道支撐體系是成功的，可以在金融區后期工程及其他區域建設中借鑒推廣。

縱觀起步區一期基坑工程及相應主體結構，集約化建設取得了良好的經濟效果。6地塊統一支護節省投資5000萬元，14m深坑設單道支撐節省投資3000萬元，B2、B3地鐵基坑支護節省投資4500萬元，支護結構節省投資2000萬元，總共節省投資14500萬元。

TU47

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1008-3197（2011）03-28-02

2011-01-14

趙 彤/男，1967年出生，工程師，天津新金融投資有限責任公司，從事建設管理工作。

□王 英/天津城建設計院有限公司。