多塔楼深大基坑工程设计方案

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1工程背景

1．1工程概况。刚泰国际中心项目基坑工程位于浙江省台州市椒江区，南至东海大道，东至中心大道。该项目分为住宅楼及公建两大片区:住宅楼区域由4栋31层住宅楼构成;公建区由2栋27层办公楼、2栋37层办公楼、1栋62层办公楼及商业裙房等组成;整体设－3F地下室。基坑呈不规则形状，基坑总周长约849m，大地库总开挖面积约42674m2，其中住宅区开挖面积12894m2，公建区开挖面积29780m2，基坑开挖深度最深达17．25m。1．2周边环境分析。场地东侧为主干道中心大道，道路边线距基坑9．8m;场地南侧为主干道东海大道及台州实验中学，道路边线距基坑约9．0m，实验中学距基坑较远，约有62m;场地西侧为四号路，道路边线距基坑约8．4m;场地北侧为内环路及五号路，道路边线距基坑约6．4m;上述道路均已成型，其下分布有多条市政管线。1．3工程地质条件。基坑开挖影响土层主要有③1层淤泥质粉质粘土及③2层淤泥，均为浙江沿海地区常见深厚海淤，呈流塑状，是场地主要软弱土层，具有含水量高、孔隙比大、强度低等特点;地下水类型为上部孔隙潜水和下部孔隙承压水及深部的基岩裂隙水。根据分析，场地地下水稳定水位高程应在2．00m～2．50m之间。场地内承压含水层位于⑦层圆砾层，承压水水头位于基坑底以下，故对本工程有影响的主要为浅部潜水。在本次设计中，潜水水位按不利条件采用:地下水位埋深为0．50m。

2基坑支护设计方案

2．1本基坑工程特点与难点。1)深大基坑工程的风险性及经济性取舍。对于超大面积的基坑工程来说，若采用全顺作法施工，则坑内需设置和拆除大量临时的支撑系统，经济性较差。大规模基坑工程围护方案的选型至关重要，不同的围护方案工期、造价以及施工便利性差异很大，如何在满足基坑安全的前提下提高经济性以及施工的方便性成为本基坑工程设计的主要问题之一。2)加快地下结构及住宅区施工进度，实现业主诉求。本工程业主期望地下室整体结构及住宅楼区域尽快施工，达到住宅楼开启预售的条件。另外客观上由于住宅区挖深较浅，且桩基先行进场，施工进度必然较公建区快，为达到整体地下室先出±0．000的目标，在安全性与经济性前提下，科学、合理安排总体施工流程，缩短公建区地下室施工进度，是本基坑工程设计的重点也是难点之一。3)周边环境较为复杂、软弱土层深厚，基坑工程变形控制要求严格。本工程位于浙江台州椒江区中央商务区内。地块南侧为东海大道，东侧为中心大道，西侧与北侧也均为市政道路，基坑四周红线外地下均埋设有较多的市政管线，基坑设计和施工中应有效控制市政管线的变形，对本工程的基坑变形提出了较高的要求。此外场地浅层分布有巨厚的高含水量、高压缩性极软弱的淤泥质土、淤泥，对于基坑的挖土、降水和变形控制都极为不利，弱的土层条件是本基坑工程设计与施工中必须重点考虑并给予妥善处理的问题之一。因此支护结构变形控制和周边环境保护是本工程设计的关键之一。4)基地四周紧邻用地红线，施工场地狭小、施工难度高。基地周边基坑开挖边线距离用地红线较近，基坑实施阶段围护体与用地红线之间仅存的空间难以满足施工车道、临舍搭建以及施工材料堆放等施工场地布置需要，因此基坑工程施工场地较为狭小，基坑工程实施阶段施工场地和施工道路的合理布置是本基坑工程难题之一。2．2基坑支护设计方案。在综合业主诉求、工期、本项目特征和造价等因素，最终采用了“住宅区顺作+公建区半逆作”的方案，具体如下:1)住宅区顺作基坑支护结构设计:住宅区大面积开挖深度12．45m，采用了直径1200mm钻孔灌注桩+两道混凝土支撑的支护形式(见图1)。2)公建区半逆作基坑支护结构设计:公建区群房及纯地下室区域开挖深度14．25m，塔楼区挖深14．75m～17．25m。公建区基坑支护桩采用了“桩墙合一”的围护形式，即直径1200mm灌注桩既作为基坑开挖阶段的围护体，同时作为地下室的结构外墙的一部分，以达到优化结构外墙的目标。公建区基坑将塔楼及地下室汽车坡道范围均作为逆作区取土口，对暗挖阶段的出土带来极大的方便，加快了纯地下室的结构施工进度。逆作楼板竖向支承构件采用了“一柱一桩”的形式，即钢格构柱与钻孔灌注桩相结合作为基坑开挖阶段的竖向支承系统，钢格构立柱主要采用了4L180×180Q345的角钢格构，较传统的钢管混凝土立柱施工便捷且经济。

3顺逆作基坑支护结构的变形计算

基坑支护的计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法，土的c，值均采用固结快剪指标，支护桩变形、内力计算和各项稳定性参照了行业技术标准JGJ120—2012建筑基坑支护技术规程、浙江省地方标准DB33/T1096—2014建筑基坑工程技术规程及浙江地方标准DB33/T1112—2015建筑基坑逆作法技术规程等相关规范、规程。计算中地面超载原则上均取30kPa，经计算，基坑的整体稳定性满足安全性要求，围护桩深层的最大位移在33．7mm～52．4mm范围间，满足一级基坑对于围护墙深层水平位移控制在0．3%h以内的要求。

4顺逆结合基坑支护施工措施

基坑工程是建筑施工中的重大危险源之一，施工质量对基坑工程的影响巨大。为进一步保证施工质量，确保基坑安全，设计还采取了以下措施:1)因逆作区“一柱一桩”须承受较大荷载，为保证其支承效果，提出了采取桩端后注浆工艺的要求。2)向各参建单位明确要做到信息化施工，加强对围护体及周边环境的监测，及时发现风险并采取措施。3)对于住宅区顺作及公建区逆作的工况搭接提出了明确的要求:例如“待住宅区B1板施工完成并养护达到设计要求后，方可开挖公建逆作区第二皮土方并施工其B1楼板”，减少了顺逆结合基坑支护工程因工况搭接不佳产生的风险。

5结语

顺作法和逆作法作为基坑支护工程主要采用的施工工艺，各有其特点，若能根据工程的实际情况将二者相结合，将能带来更多工期与造价、基坑变形控制、环保等各方面的效益。1)工期与造价:采用顺逆结合的施工方法，能使住宅楼地上结构和公建区地下室结构同步进行，一方面大大缩短了地下室结构施工的工期，满足了业主的诉求;另一方面，公建半逆作区利用结构楼板替代临时支撑，不仅减少了临时支撑设置的时间，还节约了大量成本。2)变形控制:住宅楼地下室底板施工完成并养护达到设计强度后，公建区开启逆作楼板的施工:利用地下室结构的梁板连接取土口临时支撑梁代替支撑体系，支撑刚度大，围护结构和土体变形小。3)环保:一方面，公建逆作楼板作为基坑的水平支撑，替代了传统的内部临时支撑，大大减少了混凝土废料的产生，达到了资源节省的目标;另一方面，由于公建逆作区采用首层楼板作为现场土方临时堆放区域和材料堆场，可以使土方外运集中于晚间施工，减少白天机械进出工地数量，对缓解周边主干道的交通压力有较大的帮助。

参考文献:

［1］刘国彬，王卫东．基坑工程手册［M］．第2版．北京:中国建筑工业出版社，2009．

［2］上海建工集团股份有限公司．深基坑工程施工技术［M］．上海:上海科学技术出版社，2012．

［3］DB33/T1112—2015，建筑基坑工程逆作法技术规程［S］．

［4］JGJ120—2012，建筑基坑支护技术规程［S］．

［5］DB11/T489—2016，建筑基坑支护技术规程［S］．

作者:林圣杰 孙海忠 单位:上海市建工设计研究总院有限公司