城市地鐵附近高層建筑基坑支護形式分析

【摘要】：地鐵附近的高層建筑基坑支護形式的選擇和設計對于城市建設具有重要的意義，選擇合適的基坑形式能夠對地面建筑與附近地鐵的安全提供有力的保障。本文主要以實例的形式，分析了某市地鐵附近高層建筑深基坑支護形式，通過對各種形式的支護體系分析，最終有針對性的選擇了鉆孔灌注樁+水平支撐作為本工程的支撐形式。

【關鍵詞】：地鐵附近；高層建筑；基坑支護形式；選擇

1 引言

城市高層建筑已經成為城市規劃和發展過程中的重要建筑形式，高層建筑建設同樣帶來了一個問題，即在建設過程中基坑的開挖對于周圍建筑環境和建筑物的影響，特別是對周圍重要建筑環境，例如城市地鐵。城市地鐵是社會城市化過程中重要的產物，由于其施工修建的形式，使得地鐵對于附近建筑的施工非常敏感。所以，當在城市地鐵附近進行高層建筑深基坑施工時，其支護形式的選擇就顯得尤為重要。

2 某市地鐵一號線附近高層建筑深基坑支護形式選擇

2.1 工程背景

某市在城市規劃過程中，為了城市建設需要，擬建設一大型活動中心，活動中心上層20層為活動用房，地下1層為地鐵出入口活動用房，地上一層設有地鐵出入口及社區活動用房，項目占地面積3608.4m2，總建筑面積3643.5 m2，地上建筑面積為2092.1m2，地下建筑面積1551.4m2。本工程±0.000相當于1985國家高程基準4.542m，基層開挖最深處底標高為-12.90m。擬建工程左右為中心大道，北側為市地鐵交通1號，南側為一條河流，基坑地處鬧市區且緊鄰輕軌站臺，基坑周邊環境較復雜。

2.2 工程支護設計方案選擇分析

深層建筑基坑支護施工過程中，其設計應該遵循“安全可靠、經濟合理、技術可行”的原則。根據本工程的實際情況，認為應該從以下三種支護形式中選擇設計方案，對于本工程的實際應用較符合。

(1)內支撐+SMW工法樁

支護形式的第一種選擇方法是內支撐+SMW工法樁形式。這種支護形式的有點非常明顯，主要表現在止水性好、施工速度快以及內插型鋼可待施工結束后拔除回收使用等，同時在該市其他工程中，10m左右深基坑采用SMW工法樁成功案例較多，并且采用內支撐后可以有效控制位移。但是，相比鉆孔灌注樁而言，其剛度偏小，圍護結構位移偏大，且型鋼拔除對周邊環境的影響較大。目前型鋼打、拔費用相對較高；對施工技術水平要求高，施工現場會出現內插型鋼偏位導致位移過大和止水效果差，導致基坑失穩。考慮到本工程地處鬧市區，緊鄰地鐵站臺，且筏板采用天然地基，型鋼后期拔除十分困難，對基坑本身及周邊環境影響較大。所以，本方案不適用。

(2)預應力錨桿+鉆孔灌注樁

預應力錨桿+鉆孔灌注樁支護形式又稱為工法樁。這種支護形式的有點是基坑開挖無內支撐，施工方便無干擾，可以提高施工工期，通過設置預應力錨桿可以控制基坑側壁位移保證基坑安全。但是，在本工程中有一個非常明顯的特點，基坑周邊距用地紅線距離較小，而工法樁施工時所用預應力錨桿需要超出用地紅線。所以，本方案同樣不適用。

(3)鉆孔灌注樁+水平支撐

這種支護方案優點是圍護結構安全，工藝成熟，是現代高層建筑深基坑最具設計和施工經驗的圍護體系之一，可在較深的基坑工程中使用。其抗側剛度較大，可控制開挖階段圍護體系的變形，確保周邊環境不受到影響。對于基坑開挖時間相對較長的基坑，鉆孔灌注樁與內撐共同作用可以很好的確保圍護結構和周邊環境安全。水平支撐可以采用對撐與角撐結合的方式布置，也可以采用環形支撐與對撐結合的方式。

2.3 本工程基坑支護系統設計

在本基坑支護體系中，最重要的就是地下一層與地鐵口相連處的支撐體系。通過分析認為采用止水帷幕+鉆孔灌注樁+2道水平鋼支撐方案適合本工程支護設計。本設計方案中土釘墻面層參數為：網筋φ8@200×200，坡面噴射混凝土面層厚度為100mm，強度為C20。噴射砼配比宜為：水泥1：砂2：石2：水0.5，施工前須通過現場試驗確定。地鐵出入口處灌注樁直徑Φ800mm@1000，混凝土強度為C30；止水帷幕采用Φ850@1200mm三軸水泥土攪拌樁，止水帷幕貼近圍護樁，凈距為200mm；三軸攪拌樁與地鐵地連墻相接處采用Φ600@1000mm高壓旋噴樁止水；鋼支撐采用Φ609×16型鋼，長度為9m，水平向間距為3m。針對體系施工設計，制定了詳細的參數。

(1)止水帷幕的嵌入深度

由于南側為一條河流，因此，地下水對本工程建設影響較大，為保證結構安全，采用落底式豎向止水帷幕方案。插入下臥不透水層深度根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）8.4.2條：

L=0.2hw-0.5b

式中，L表示帷幕插入不透水層的深度，hw表示作用水頭，b表示帷幕寬度。

在實際的工程應用中還要結合具體的地質勘察報告進行施工，在本工程承，其1m出為粉質粘土層，所以，在設計中考慮攪拌樁止水帷幕嵌入該層的深度為1.45m，以保證止水效果。

(2)鉆孔灌注樁的嵌入深度

鉆孔灌注樁嵌入基坑底的深度根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）4.1.1條第二款—單層支點支護結構體系的計算方法確定：

hp ∑Ep+ Tc1(hT1+ hd)-1.2 γ0 ha∑Eai≥0

式中， Tc1表示支點水平力(kN)；∑Ep表示樁、墻底以上根據基坑內側各土層水平抗力標準值epjk的合力之和(kN)；hd表示合力∑Ep作用點至樁、墻底的距離(m)，根據驗算結果hd取9.50m。；∑Eai表示樁、墻底以上根據基坑外側各土層水平荷載標準值的合力之和(kN)；ha表示合力∑Eai作用點至樁、墻底的距離(m)；γ0表示建筑基坑側壁重要性系數；β表示嵌固深度安全系數，系統默認規范值1.2，可在安全系數配置表中修改；hT1表示支點至基坑底面的距離(m)。

3 結語

本文針對某市地鐵一號線附近高層建筑深基坑開挖支護形式選擇問題展開分析，重點對基坑中各種體系的特點進行了探討。本文最后根據分析的結論所得到的適合本工程的體系結構分析，對于實際的城市地鐵周圍建筑基坑支護體系設計具有很好的指導意義和參考價值。

參考文獻

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