武漢王家墩商務(wù)區(qū)基坑坑中坑設(shè)計(jì)治理措施

湯捷 ，蔡濤，張威，劉艷敏

(1.武漢王家墩中央商務(wù)區(qū)建設(shè)投資股份有限公司，湖北武漢 430022;2.武漢市測(cè)繪研究院，湖北武漢 430022)

1 引言

隨著城市高層建筑的不斷崛起，地下空間的開發(fā)利用，各種不同應(yīng)用類型的基坑工程不斷涌現(xiàn)，其受到應(yīng)用功能、建筑形式、周邊環(huán)境的影響，逐漸呈現(xiàn)出深、大、緊、近的工程特點(diǎn)。應(yīng)建筑一體化的要求，坑中坑的出現(xiàn)就成了必然結(jié)果。它的存在不僅為維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工增加了難度，同時(shí)也為基坑穩(wěn)定性控制增加了風(fēng)險(xiǎn)與成本，由于坑中坑處理措施不當(dāng)，導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)工程樁位移、基坑維護(hù)體變形、垮塌的基坑工程事故屢見不鮮［1］。為了避免重大工程事故，采取切實(shí)可行的支護(hù)措施，同時(shí)降低工程成本，本文對(duì)王家墩商務(wù)區(qū)基坑工程坑中坑圍護(hù)體的設(shè)計(jì)治理方法進(jìn)行了總結(jié)與分析，對(duì)其使用條件與效用進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

2 影響坑中坑穩(wěn)定性因素

基坑工程往往具有很強(qiáng)的區(qū)域性、個(gè)別性。作為一個(gè)系統(tǒng)工程，它不僅涉及土體穩(wěn)定、變形等巖土工程性質(zhì)，滲流、降水等水理、力學(xué)性質(zhì)，而且涉及結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等結(jié)構(gòu)工程問題，同時(shí)，又具有極強(qiáng)的時(shí)間、空間效應(yīng)。而坑中坑的出現(xiàn)，往往使得基坑開挖深度局部劇增，外坑形成的應(yīng)力場(chǎng)二次重分布，土體穩(wěn)定性受到威脅;同時(shí)，被動(dòng)區(qū)土體壓力增加，作用于圍護(hù)體結(jié)構(gòu)應(yīng)力增加，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到威脅。局部開挖揭露砂層或者砂土互層時(shí)也會(huì)受到地下承壓含水層水的威脅。而坑中坑相對(duì)平面位置與深度則是制約其土體、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素［2］。

武漢市王家墩商務(wù)開發(fā)區(qū)域位于長江一級(jí)階地［3］。坑中坑影響范圍內(nèi)多出露有承載力較低的軟弱土層(多為淤泥質(zhì)土)、粉砂與粉土互層、砂層，開挖深度涵蓋1 m～6.5 m。建筑期內(nèi)，受建筑主體設(shè)計(jì)條件限制，坑中坑圍護(hù)體的設(shè)計(jì)常要滯后于主體基坑。

3 坑中坑圍護(hù)體系設(shè)計(jì)選型分析

坑中坑圍護(hù)體系的設(shè)計(jì)作為實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要的一環(huán)，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件、施工條件以及基坑使用要求與基坑規(guī)模等設(shè)計(jì)條件，通過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性比較確定。

目前，常被坑中坑選用的設(shè)計(jì)支護(hù)方法有放坡、重力式擋土墻、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、復(fù)合土釘墻、鉆孔灌注樁及其組合體系等。合理選用支護(hù)方法是坑中坑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)武漢王家墩商務(wù)區(qū)基坑支護(hù)效用，對(duì)各支護(hù)方法進(jìn)行總結(jié)分析，定性評(píng)價(jià)見表1［4］。

坑中坑支護(hù)方法定性分析表［5］表1

續(xù)表1

基坑工程的支護(hù)型式多樣，常需根據(jù)周邊環(huán)境、水文、地質(zhì)條件、開挖深度、基坑特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)因素，綜合評(píng)價(jià)、選取支護(hù)型式，或采取多梯次組合支護(hù)體系。

4 坑中坑支護(hù)方法應(yīng)用工程實(shí)例

本文以武漢王家墩商務(wù)區(qū)武漢中心項(xiàng)目為例，來探討各支護(hù)方法的選擇及其應(yīng)用效用。

4.1 武漢王家墩商務(wù)區(qū)武漢中心項(xiàng)目概況

武漢中心項(xiàng)目位于武漢王家墩商務(wù)區(qū)商務(wù)中路以南，是武漢市標(biāo)志性建筑。大基坑面積約2.9萬m2，塔樓坑中坑面積約為3 800 m2，塔樓核心筒電梯井、集水井坑中坑面積約為 120 m2［6］。

4.2 支護(hù)方法選型

塔樓區(qū)域坑中坑主要集中在主坑西南角部，其相對(duì)普遍裙樓區(qū)域開挖深度為1.2 m，坑中坑邊距離主坑距離最小處約為22 m，按照1∶1放坡進(jìn)行處理，同時(shí)結(jié)合中深管井降水;對(duì)于局部土質(zhì)較差區(qū)域，在坡體表面加打短鋼筋的抗滑措施。

電梯井、集水井坑中坑布置較為分散，其所在區(qū)域出露地層主要為(4－2)粉細(xì)砂，北側(cè)及東側(cè)相對(duì)開挖深度為1.4 m～1.8 m，坑邊相對(duì)于塔樓坑中坑較近，坑外主體結(jié)構(gòu)工程樁布置較為密集，放坡支護(hù)受到限制，故設(shè)計(jì)采用高壓旋噴樁重力式擋墻為主要的支護(hù)方案。墻寬2.6 m，高6 m(見圖1、圖2)。

中部電梯井坑中坑相對(duì)開挖深度為6.5 m，局部已揭露砂層，存在承壓水的問題，設(shè)計(jì)采用樁撐支護(hù)，排樁外側(cè)結(jié)合高壓旋噴樁帷幕止水，坑底采用高壓旋噴樁封底處理(見圖1、圖3)。

圖1 武漢中心項(xiàng)目坑中坑支護(hù)平面布置圖

圖2 武漢中心項(xiàng)目坑中坑高壓旋噴樁重力式擋墻(HJK段)典型支護(hù)剖面圖

圖3 武漢中心項(xiàng)目坑中坑排樁加內(nèi)支撐、高壓旋噴樁封底加固典型剖面圖

4.2 各支護(hù)方法效用評(píng)價(jià)

武漢王家墩商務(wù)區(qū)武漢中心項(xiàng)目坑中坑支護(hù)型式多樣，周邊環(huán)境復(fù)雜。

支護(hù)期間對(duì)外坑、內(nèi)坑及主要支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物均進(jìn)行了變形監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，坑內(nèi)降水對(duì)于坑中坑的穩(wěn)定起到了有利的作用，放坡支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合降水作用效果良好，是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)約的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。在施工期間，外坑施工使得內(nèi)坑穩(wěn)定性受到了一定影響?？又锌臃€(wěn)定性與其平面位置及其與外坑的關(guān)系制約了支護(hù)型式的選擇。基坑變形、穩(wěn)定性主要受到了降雨、周邊環(huán)境等因素影響?，F(xiàn)有支護(hù)型式的選擇對(duì)于坑中坑的支護(hù)效果顯著，施工期間，坑中坑未發(fā)生明顯的開裂、變形，邊坡變形亦控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

依據(jù)工程特點(diǎn)綜合地質(zhì)、水文、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素選擇支護(hù)型式是切實(shí)可行的?；庸こ讨锌又锌右嗍侵萍s整個(gè)工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。武漢王家墩地區(qū)內(nèi)坑支護(hù)型式的選擇依據(jù)坑中坑支護(hù)方法的適用條件及其優(yōu)劣勢(shì)來進(jìn)行是安全、可靠的，且更快捷、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便。

［1］侯新宇，劉松玉，董立元.地鐵換乘站坑中坑開挖變形特性［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011(06):1289～1294.

［2］吳銘炳，林大豐，戴一鳴等.坑中坑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2006，28(S1):1569 ～1572.

［3］機(jī)械工業(yè)第三勘察設(shè)計(jì)研究院.武漢中心項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告.2009.7.

［4］JGJ 79－2002.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］DB42/159－2004.基坑工程技術(shù)規(guī)程［S］.

［6］湖北中建三局建筑工程技術(shù)有限責(zé)任公司.武漢王家墩商務(wù)區(qū)武漢中心項(xiàng)目基坑支護(hù)設(shè)計(jì)［R］.2011.