新型組合支撐體系在市區(qū)復(fù)雜環(huán)境深基坑中的應(yīng)用

單燦燦

(安徽省城建設(shè)計(jì)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(qū)主干道交口，場地東側(cè)與南側(cè)為城市主干道；東南角為四牌樓過街通道；北側(cè)、西側(cè)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(nèi)。該項(xiàng)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(zhì)條件較為復(fù)雜，第四紀(jì)地貌型態(tài)屬南淝河一級(jí)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(zhì)黏土,厚0.60～4.90 m；④1粉土夾粉細(xì)砂,厚4.30～9.30 m；④2粉土(粉質(zhì)黏土)夾粉細(xì)砂,厚2.50～6.60m；⑤1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖,厚1.70～3.90 m；⑤2中風(fēng)化泥質(zhì)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(zhì)砂巖中埋藏有少量裂隙水?；娱_挖面落在④1粉土夾粉細(xì)砂層，圍護(hù)樁樁端落在④2粉土夾粉細(xì)砂層底部，高壓旋噴止水帷幕落在⑤2中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，端部進(jìn)入巖面0.1 m。

2 本工程項(xiàng)目特點(diǎn)及主要工程問題

本工程位于市核心城區(qū)，為老城區(qū)的交通樞紐，具有很高的社會(huì)關(guān)注度，周邊環(huán)境保護(hù)要求極高，須嚴(yán)格控制基坑變形。本工程為拆遷后重建工程，場地內(nèi)分布有廢棄人防坑道、大量的老舊建筑基礎(chǔ)及管線，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕施工造成較大的影響。本工程場地地質(zhì)條件復(fù)雜，填土較厚，地下水豐富，廣泛分布的粉土夾粉細(xì)砂層為含水層，透水性較強(qiáng)，與古河道相連，且與南淝河具有一定的水力聯(lián)系，地下水的控制問題為本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 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(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 地下水控制

根據(jù)本工程勘察及地下水專項(xiàng)調(diào)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(xì)砂滲透性較強(qiáng)，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(fēng)化帶中，具一定承壓性，承壓水水頭為3～5 m。對(duì)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(jù)上述地下水調(diào)查結(jié)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(nèi)疏干方案，既有效地保護(hù)了周邊環(huán)境，也為本工程主樓及支護(hù)的人工挖孔樁成孔施工創(chuàng)造了安全的作業(yè)條件。

3.2 支護(hù)方案選型

由于本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，根據(jù)計(jì)算須設(shè)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(hù)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(huì)造成外墻大量留洞，給后期拆撐和結(jié)構(gòu)施工帶來很大難度，且影響外墻防水。面對(duì)此難題，經(jīng)多次方案比選，通過對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的協(xié)同分析，使兩層支點(diǎn)剛度在圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(gòu)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(hù)典型剖面圖

格構(gòu)式截面可實(shí)現(xiàn)底板和外墻鋼筋穿越支撐桿件，且通過在支撐上設(shè)止水鋼板，解決了結(jié)構(gòu)留洞和防水問題。與傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)施工提供開敞的作業(yè)空間，顯著節(jié)約造價(jià)，縮短工期。

3.3 施工圖及實(shí)施工程中動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)修改

根據(jù)建設(shè)單位工期安排，施工圖設(shè)計(jì)時(shí)考慮整個(gè)地塊同時(shí)開挖，為更好地給施工單位提供施工作業(yè)場地，我們利用鋼筋混凝土支撐面設(shè)置了行車棧橋，不僅能行駛機(jī)械車輛，提供了材料臨時(shí)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(duì)基坑陽角進(jìn)行了加強(qiáng)，能更好地控制變形。唯一出土口設(shè)置在華都賓館東側(cè)，基坑西南角，出土順序?yàn)樽晕鞅眳^(qū)向東南區(qū)，即西北區(qū)先開挖到底。為了便于坡道收口，該角撐設(shè)計(jì)時(shí)采取了新穎的結(jié)構(gòu)布置，在角撐桁架中設(shè)置了兩道棧橋梁，鋪設(shè)鋼板后即可作為長臂挖機(jī)的作業(yè)平臺(tái)，大大提高了坡道收口的施工效率。東側(cè)、南側(cè)鄰近市政道路段及西側(cè)鄰近已有建筑段，為防止填土失水引起的周邊管網(wǎng)、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(nèi)支撐平面布置圖

圖3 斜拋撐平面布置圖

工程實(shí)施工程中，因建設(shè)單位工期安排調(diào)整，為確保主樓工程形象進(jìn)度，對(duì)設(shè)計(jì)方案做出調(diào)整，分兩期施工。具體方法為：在西北區(qū)和東南區(qū)之間設(shè)置一排分隔樁和止水帷幕，將基坑分隔為兩塊，先進(jìn)行東南區(qū)基坑的開挖和主體結(jié)構(gòu)施工，東北區(qū)暫不施工，將其作為東南區(qū)基坑和主體結(jié)構(gòu)的施工場地。待東南區(qū)主體結(jié)構(gòu)負(fù)二層施工完畢且拆除支撐后再進(jìn)行西北區(qū)基坑的施工。此方案將不規(guī)則的基坑分隔為兩個(gè)方形基坑，規(guī)避了兩個(gè)陽角的不利平面效應(yīng)，基坑支護(hù)的安全性得到提高。其次，利用兩塊基坑的錯(cuò)開施工相互提供了施工場地，取消了成本較大的坑內(nèi)棧橋。具體平面布置如圖4、圖5所示。

圖4 基坑支護(hù)平面布置圖一(一次施工區(qū)域)

圖5 基坑支護(hù)平面布置圖二(一次施工區(qū)域)

4 結(jié) 論

根據(jù)變形監(jiān)測結(jié)果，本工程基坑開挖及使用過程中坡頂冠梁最大累計(jì)水平位移值僅為23 mm，周邊建筑最大累計(jì)沉降量為9 mm，水平位移及沉降均在規(guī)范控制值范圍之內(nèi)，周邊建筑及路面均未出現(xiàn)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(hù)了老城區(qū)的地下水環(huán)境，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。