現有道路與待建建筑沖突位置深基坑支護工程設計與施工

武 杰，戴 超，武雄飛，張興志，蘇 川，黃和飛，廖 鴻，陳金偉，王 丹

（中建三局集團有限公司成都分公司，四川 成都 610041）

1 工程概況

重慶來福士廣場項目位于朝天門與解放碑之間，總占地面積為91 782m2，總建筑面積約1 134 264m2，共8棟塔樓。其中T5塔樓東北角位于現有長濱路上，長濱路作為現場施工道路和重慶市規劃館車輛進出道路，地下室施工階段不能進行挖除。為保證長濱路正常通行和T5塔樓順利施工，對長濱路部分區域挖除，并采取支護措施。

2 基坑特點

1）T5塔樓與長濱路沖突區域約占路面寬度1／3，長濱路路面高度約12．5m，兩側分別為長濱支路和項目基坑，長濱路在地下室施工完成前需作為現場施工道路和重慶市規劃館車輛進出道路，不能全部挖除。

2）T5塔樓施工時還需進行塔樓坑中坑開挖，開挖深度約6m，最終開挖深度達18．5m。

3）長濱路范圍內自上而下土層分別為雜填土、砂卵石、泥巖，雜填土厚約20m，砂卵石厚約5m。

4）現有長濱路靠近基坑一側支護形式為二階混凝土擋板，長濱路靠長濱支路一側現有支護形式為錨桿肋板格架護坡，錨桿長度6．8m。

5）地下室施工期間長濱路作為施工道路，所受荷載較大，且受力條件復雜。

6）本工程鄰近長江，地下水與長江水聯系密切，常年洪水位在180．000m，已高于本工程坑底，支護設計時需考慮較高地下水位。

T5塔樓周邊環境及標高情況如圖1所示。

圖1 T5塔樓與長濱路關系

3 工程地質及水文概況

本工程±0．000m絕對標高為228．400m，長濱路路堤路面平均高程192．500m，路堤高度范圍內為路堤施工時回填壓實的雜填土，路堤下部為場地原始土體，地貌單元屬于長江沖積二級階地。土層厚度大，基巖面高程157．500～165．000m，下伏基巖裂隙不發育，巖體較完整，地下水主要為松散土層孔隙水，受大氣降水和地表水補給，與長江（庫）水聯系密切，連通性好，水量大，地下水位與長江（庫）水位基本一致。據鉆孔地下水位觀測資料，地下水水位受長江水漲落影響明顯，當江水漲落時地下水水位亦隨之升降。

4 深基坑支護方案選擇

本工程為場地受限區域較深基坑，為保證T5塔樓區域基坑順利開挖和長濱路施工階段正常使用，需嚴格控制基坑變形，要求支護結構具有一定剛度。

1）由于本工程開挖深度較大，單排懸臂樁支護結構要求錨入深，配筋多，變形大，無法滿足基坑安全要求，雙排樁成本造價太高。

2）為控制排樁結構變形，可采用排樁+錨桿支護方式。但本基坑位于長濱路，長濱路開挖后剩余部分存在錨桿，若再打入錨桿，很可能破壞原有長濱路支護錨桿，因此不能采用。

3）排樁+內支撐支護結構是控制邊坡側向變形的最有效手段之一。本工程施工平面規則，可在兩短邊處設置角撐，保證T5塔樓具有施工面。內支撐結構平面剛度大，結構變形小，可有效保證基坑安全。根據基坑平面尺寸，可采用鋼筋混凝土支撐或型鋼支撐。鋼筋混凝土支撐受力條件好，可靠性及安全性高，但拆除困難；型鋼內支撐安裝拆卸方便，施工周期短。

綜合考慮安全、工期、成本要求，設計計算時，地下水位考慮為+185．000m，采用鉆孔灌注樁與3道鋼筋混凝土角撐相結合的支護形式，達到保證基坑安全的目的。

5 基坑支護方案優化

5.1 二階平臺處支護結構優化

長濱路開挖面尺寸約為35m×15m，二階平臺寬度約4m，標高187．000m，如只對二階平臺區域外的長濱路設置角撐，角撐角度按照45°進行設計，長度方向上將約有13m處于懸臂樁支護狀態，無法滿足基坑安全要求。因此，將二階平臺支護樁接長，作為角撐支撐角點，稍微調整角撐角度，保證長度方向上懸臂樁支護區段小于8m。二階平臺支護樁后面補打1根灌注樁，樁頂之間通過鋼筋混凝土斜梁進行連接，控制二階平臺懸空樁側向位移。

5.2 角撐數量優化

本工程T5塔樓只有一角在支護平面內，塔樓坑中坑開挖深度為6m，開挖后長濱路支護深度達18．5m，由于上部荷載較大且復雜，初步支護設計3道角撐，但支護結構南側距離坑中坑開挖區域距離較遠，支護高度可不考慮坑中坑開挖高度，支護結構南側可減少1道內支撐。

5.3 支護樁布置

由于長濱路下部還有后期需要施工的工程樁，布置支護樁時盡可能錯開下部工程樁，將支護樁布置在工程樁樁位之間，避免影響后期工程樁施工。

綜合以上分析，由于本工程平面較規則（35m×15m），采用混凝土角撐體系，可方便土方開挖，第2道土方開挖完成后即可進行T5塔樓坑中坑施工。角撐主桿與輔桿采用不同截面，更為經濟。主桿與輔桿采用三角形空間剛架結構進行連接，可協調變形并提高整體剛度。

6 支護結構設計

6.1 支護樁設計

支護樁各段設計參數如表1所示，支護平面布置如圖2所示。

表1 支護樁各段設計參數

表2 各道鋼筋混凝土角撐設計參數

支護樁有效樁頂標高為-36．700m，嵌入冠梁0．1m，二階平臺處第二排樁樁頂標高為-41．400m，樁型為φ1 000mm＠1 600mm。支護樁樁身主筋應沿樁周均勻布置，主筋采用HRB400級鋼筋，箍筋HPB300φ10＠200，加強筋HRB400φ22＠2000，主筋與主筋連接采用機械連接接頭，樁身混凝土強度等級為C30。

圖2 T5塔樓長濱路支護結構平面布置

6.2 混凝土角撐設計

各道鋼筋混凝土角撐設計參數如表2所示。

第1道鋼筋混凝土角撐主桿兼做冠梁，鋼筋混凝土角撐混凝土采用C30，每道角撐混凝土澆筑7d后才可進行下部土方開挖。

6.3 鋼筋混凝土斜梁設計

斜梁截面尺寸為1 000mm×800mm，主筋為18φ25，斜梁兩端同二階平臺處高低雙排樁樁頂連接，二階平臺處斜梁布置如圖3所示。

圖3 二階平臺處斜梁布置

6.4 立柱結構設計

支撐下設置鋼筋混凝土灌注樁與鋼格構柱組合的立柱。立柱下部采用直徑為1 000mm的鉆孔灌注樁，樁頂標高為-47．850m，混凝土強度等級為C30，樁長18m。樁身主筋為20φ18，箍筋 φ8＠200，加強筋 φ16＠2 000。

立柱上部為460mm×460mm鋼格構柱，四肢采用└160×16，綴板采用-440×300×10，間距710mm。

7 降水設計

根據現場情況，本工程側壁存在上層滯水和地下承壓水威脅。需采取有效止水措施隔斷上部滯水流入坑內。在長江汛期，下部承壓水水頭較高，T5塔樓坑中坑開挖后存在承壓水突涌的危險，需對地下水進行處理以保障T5塔樓結構的施工安全。

結合以往施工經驗，基坑上層滯水采用布置排水溝、集水坑進行排水，坑壁采用掛網噴射100mm厚C20混凝土作封閉處理，鋼筋網為 φ8＠200×200，按2m間距埋設泄水管。

對于影響本工程的孔隙潛水，為保證工程樁開挖及基礎施工的順利進行，地下水治理擬采用坑周側向連續抽水深井降水帷幕的方法（見圖4）。

8 施工技術

8.1 施工順序

測量放線→支護樁、立柱樁、降水井施工→開挖土方至-36．900m→施工第1道水平支撐→開挖土方至-42．300m，網噴混凝土→施工第2道水平支撐→開挖土方至-47．850m，網噴混凝土→施工第3道水平支撐。

8.2 鉆孔擋土樁施工

鉆孔灌注樁作為擋土樁使用，施工時需注意：①樁孔施工應跳隔循環施工，以避免已灌注的樁身混凝土受到破壞；②樁孔垂直度要求要比工程樁更嚴，一般不大于0．5%L（L為樁長）。否則，同一編組最后1根樁難以施工到位，影響質量。

8.3 深井降水帷幕施工

本工程采用旋挖鉆機鉆孔，埋設井管至設計位置后回填濾料，洗井后進行抽水。

8.4 封口梁、水平支撐施工

1）擋土樁頂封口梁及第1層（上層）橢圓水平支撐先行施工。工藝流程：定位放線→模板工程→鋼筋工程→混凝土工程。對拱圈與封口梁、角撐、立柱等交匯節點處，均應采取加強措施，確保安全。

2）根據先支撐后開挖原則，當土方開挖至支撐底標高時，停止挖土作業，按第1道水平支撐施工方法施工第2道（下層）水平支撐。

圖4 降水井結構

8.5 長濱路土方開挖施工要求

1）土方必須先撐后挖。

2）在長濱路、坑底設置排水溝，做好基坑排水。

3）控制T5塔樓區域長濱路堆載、通行車輛載重及車速。

4）嚴禁超挖，開挖至距離坑底20cm時改為人工開挖。開挖過程中嚴禁施工機械碰撞支撐立柱。

9 施工監測

本邊坡支護安全等級為一級，為確保施工期間結構及道路的穩定和安全，結合現場地質條件、護坡類型、施工方法等特點，確定監測項目。由于影響基坑工程安全的不確定因素較多，故需采取信息化施工，對基坑施工全過程進行監測。

1）根據埋設于擋土樁頂封口梁上10個位移觀測點監測，擋土樁向基坑內側方向最大水平位移S＝34mm≤40mm，滿足一級安全等級的支護要求。

2）經支撐預埋鋼筋應力計測定，水平支撐構件均處于受壓狀態，壓應力不大。

3）開挖基坑底部未出現土體變形與隆起。

4）基坑開挖作業自2015年6月開始至2017年3月結束，累計約20個月，基坑區域未發現異常情況，周圍建（構）筑物使用正常。

10 技術經濟效果

1）本工程采用鉆孔擋土樁、坑周側向連續抽水深井降水帷幕和斜向水平支撐的支護結構體系，技術先進，安全適用，經濟合理。

2）水平支撐結構受力佳，空間大，有利于地下室施工，可為類似深基坑施工提供有益經驗。

重慶來福士廣場項目T5塔樓與長濱路重合區域采用排樁和鋼筋混凝土內支撐體系，安全經濟地控制了基坑變形，保證了T5塔樓的順利施工和剩余長濱路正常使用。

參考文獻：

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