新型組合支撐體系在市區復雜環境深基坑中的應用

單燦燦

(安徽省城建設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051)

1 工程概況

該工程位于老城區主干道交口，場地東側與南側為城市主干道；東南角為四牌樓過街通道；北側、西側分布有多棟高層及多層建筑，距離地下室外墻均在一倍開挖深度之內。該項目地上31層、地下2層，地下一層層高6.5 m，地下二層層高5.6 m；擬建場地南高北低，高低差為2.8 m，基坑開挖深度10.8～13.2 m。

本工程地質條件較為復雜，第四紀地貌型態屬南淝河一級階地地貌單元，場地土自上而下分布有：①雜填土,厚2.10～5.40 m；②黏土,厚1.70～5.00 m；③粉質黏土,厚0.60～4.90 m；④1粉土夾粉細砂,厚4.30～9.30 m；④2粉土(粉質黏土)夾粉細砂,厚2.50～6.60m；⑤1強風化泥質砂巖,厚1.70～3.90 m；⑤2中風化泥質砂巖。本工程地下水豐富，主要為上層滯水和層間水，其中上層滯水分布在①層雜填土，層間水分布在④1、④2層，在⑤1、⑤2層泥質砂巖中埋藏有少量裂隙水。基坑開挖面落在④1粉土夾粉細砂層，圍護樁樁端落在④2粉土夾粉細砂層底部，高壓旋噴止水帷幕落在⑤2中風化泥質砂巖，端部進入巖面0.1 m。

2 本工程項目特點及主要工程問題

本工程位于市核心城區，為老城區的交通樞紐，具有很高的社會關注度，周邊環境保護要求極高，須嚴格控制基坑變形。本工程為拆遷后重建工程，場地內分布有廢棄人防坑道、大量的老舊建筑基礎及管線，對支護結構和止水帷幕施工造成較大的影響。本工程場地地質條件復雜，填土較厚，地下水豐富，廣泛分布的粉土夾粉細砂層為含水層，透水性較強，與古河道相連，且與南淝河具有一定的水力聯系，地下水的控制問題為本工程的重點和難點。 擬建地下室緊鄰用地紅線，如何為基坑和地下室的施工提供必要的施工場地為本工程基坑設計的重點和難點。

3 設計方案

3.1 地下水控制

根據本工程勘察及地下水專項調查，擬建場地地下水類型包括上層滯水、第四系孔隙水及基巖裂隙水，④1、④2層粉土夾粉細砂滲透性較強，且含水層與古河道相連，水量較大。基巖裂隙水分布于⑤1層及⑤2層上部風化帶中，具一定承壓性，承壓水水頭為3～5 m。對本次基坑工程開挖有較大影響的主要為④1、④2層中的層間水以及填土中的上層滯水。根據上述地下水調查結論，本工程地下水控制采取了樁后全封閉高壓旋噴止水帷幕，坑內疏干方案，既有效地保護了周邊環境，也為本工程主樓及支護的人工挖孔樁成孔施工創造了安全的作業條件。

3.2 支護方案選型

由于本工程周邊環境復雜，根據計算須設置兩層支撐。因B2層層高較高，B2頂板位于第二層支撐上方，如在底板傳力帶澆筑后拆除二層支撐，則換撐工況圍護樁變形過大；如在B2頂板及傳力板澆筑后拆除二層支撐，可有效控制變形，但會造成外墻大量留洞，給后期拆撐和結構施工帶來很大難度，且影響外墻防水。面對此難題，經多次方案比選，通過對支護結構的協同分析，使兩層支點剛度在圍護結構上合理分配，最終采用了首層混凝土水平支撐(剛性)+二層鋼格構斜拋撐(半剛性)新型組合支撐體系，典型剖面如圖1所示。

圖1 基坑支護典型剖面圖

格構式截面可實現底板和外墻鋼筋穿越支撐桿件，且通過在支撐上設止水鋼板，解決了結構留洞和防水問題。與傳統兩層剛性混凝土水平支撐方案相比，組合支撐體系既能有效控制變形，又能為土方開挖和結構施工提供開敞的作業空間，顯著節約造價，縮短工期。

3.3 施工圖及實施工程中動態設計修改

根據建設單位工期安排，施工圖設計時考慮整個地塊同時開挖，為更好地給施工單位提供施工作業場地，我們利用鋼筋混凝土支撐面設置了行車棧橋，不僅能行駛機械車輛，提供了材料臨時堆場和加工場地，提高了施工效率，而且棧橋板的大剛度也對基坑陽角進行了加強，能更好地控制變形。唯一出土口設置在華都賓館東側，基坑西南角，出土順序為自西北區向東南區，即西北區先開挖到底。為了便于坡道收口，該角撐設計時采取了新穎的結構布置，在角撐桁架中設置了兩道棧橋梁，鋪設鋼板后即可作為長臂挖機的作業平臺，大大提高了坡道收口的施工效率。東側、南側鄰近市政道路段及西側鄰近已有建筑段，為防止填土失水引起的周邊管網、地坪和圍墻的開裂，在基坑開挖前超前采用兩排壓密注漿加固填土層。具體平面如圖2、圖3所示。

圖2 內支撐平面布置圖

圖3 斜拋撐平面布置圖

工程實施工程中，因建設單位工期安排調整，為確保主樓工程形象進度，對設計方案做出調整，分兩期施工。具體方法為：在西北區和東南區之間設置一排分隔樁和止水帷幕，將基坑分隔為兩塊，先進行東南區基坑的開挖和主體結構施工，東北區暫不施工，將其作為東南區基坑和主體結構的施工場地。待東南區主體結構負二層施工完畢且拆除支撐后再進行西北區基坑的施工。此方案將不規則的基坑分隔為兩個方形基坑，規避了兩個陽角的不利平面效應，基坑支護的安全性得到提高。其次，利用兩塊基坑的錯開施工相互提供了施工場地，取消了成本較大的坑內棧橋。具體平面布置如圖4、圖5所示。

圖4 基坑支護平面布置圖一(一次施工區域)

圖5 基坑支護平面布置圖二(一次施工區域)

4 結 論

根據變形監測結果，本工程基坑開挖及使用過程中坡頂冠梁最大累計水平位移值僅為23 mm，周邊建筑最大累計沉降量為9 mm，水平位移及沉降均在規范控制值范圍之內，周邊建筑及路面均未出現明顯可見裂縫，確保了城市主干道和周邊建筑物的安全，保護了老城區的地下水環境，產生了良好的社會效益。