利用緩沖區(qū)解決相鄰深基坑同步開挖技術(shù)難題

中國建筑第八工程局天津分公司 天津 300452

1 工程概況

天津濱海高新區(qū)中央商務(wù)區(qū)雙子塔B塔樓基坑面積約14 300 m2，周長504 m，場地自然地坪標(biāo)高為-0.95 m，地庫區(qū)基坑底標(biāo)高為-19.60 m，開挖深度為18.65 m；塔樓區(qū)基坑底標(biāo)高為20.80 m，開挖深度19.85 m，局部加深區(qū)開挖深度達(dá)到25.30 m。與其相鄰的中央商務(wù)區(qū)二期會展中心項目建筑高度為28.35 m，基坑普遍開挖深度為18.70 m，局部加深區(qū)開挖深度19.20 m。所設(shè)緩沖區(qū)基坑總面積約為3 200 m2，基坑寬度為30 m，總延長273 m，基坑開挖深度為18.70 m。雙子塔B塔樓緩沖區(qū)開挖平面如圖1所示。

圖1 緩沖區(qū)開挖平面示意

2 緩沖區(qū)的特點及難點

1）雙子塔B塔樓緩沖區(qū)基坑開挖深度為18.70 m，屬于深基坑工程。

2）場地淺層分布有③2、③3、④、⑤2等多層滲透性較強(qiáng)的粉土或粉砂層，與粉質(zhì)黏土層交替分布，尤其是③1、⑤1粉質(zhì)黏土層厚度變化較大，③1及⑤1層在基坑場地內(nèi)局部區(qū)域缺少，淺層粉土、粉砂層之間存在一定的水力聯(lián)系。復(fù)雜的水文地質(zhì)條件是本基坑工程施工必須重點考慮并給予妥善處理的問題之一。

3）雙子塔B塔樓緩沖區(qū)項目基坑北側(cè)為津靜公路，西側(cè)為在建會展中心基坑，東側(cè)為在建雙子塔B塔樓項目基坑?；訃o(hù)設(shè)計和施工中須做好對道路和市政管線的保護(hù)工作，將沉降控制在允許范圍內(nèi)。

4）本基坑在會展中心項目基礎(chǔ)底板完成之后進(jìn)行土方開挖施工，在此工況下，如何處理好3個基坑之間的水平力可靠傳遞也是本基坑支護(hù)設(shè)計必須重點考慮的問題之一。

3 主要技術(shù)要點

3.1 緩沖區(qū)基坑圍護(hù)

3.1.1 緩沖區(qū)周邊圍護(hù)

雙子塔B塔樓緩沖區(qū)基坑工程采用厚1 000 mm“二墻合一”地下連續(xù)墻加φ1 250 mm@1 450 mm鉆孔灌注排樁臨時隔斷加2道鋼筋混凝土圓環(huán)支撐作為緩沖區(qū)的實施方案。雙子塔緩沖區(qū)域基坑圍護(hù)已隨雙子塔B塔樓基坑圍護(hù)施工完畢。

本工程普遍區(qū)域開挖深度為18.70 m，地下連續(xù)墻厚1 000 mm，插入基底以下16 m，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示。

3.1.2 水平支撐體系

雙子塔B塔樓緩沖區(qū)基坑采用對撐角撐結(jié)合邊桁架支撐體系?；迂Q向設(shè)置2道水平鋼筋混凝土支撐系統(tǒng)。

圖2 地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意

為減小支撐施工階段對周邊環(huán)境的影響，在地下連續(xù)墻頂部設(shè)置獨立的壓頂圈梁，在第1道支撐施工前形成整體受力體系，同時為了保證基坑西側(cè)會展中心項目基坑第1道支撐的整體受力體系不受影響，故本工程主撐桿件均與西側(cè)會展中心項目基坑第1道支撐主撐桿件相對應(yīng)，以確保本工程項目基坑實施過程中西側(cè)會展中心項目基坑支撐整體受力不受影響[1,2]。

3.1.3 豎向支撐系統(tǒng)

雙子塔B塔樓緩沖區(qū)基坑采用臨時鋼立柱及柱下立柱樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件。臨時鋼立柱采用由4根160 mm×16 mm 等邊角鋼和綴板焊接而成的角鋼格構(gòu)柱，其截面尺寸為460 mm×460 mm，鋼材材質(zhì)為Q345B，立柱插入作為立柱樁的鉆孔灌注樁中。雙子塔B塔樓緩沖區(qū)項目基坑立柱樁擬采用φ800 mm的鉆孔灌注樁，立柱樁樁長約為26.00 m，鋼格構(gòu)立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片。

3.2 雙子塔B塔樓緩沖區(qū)與相鄰基坑水平力傳遞措施

根據(jù)工期進(jìn)度計劃，緩沖區(qū)在會展中心項目基礎(chǔ)底板完成之后進(jìn)行開挖施工，在此工況條件下，處理好雙子塔B塔樓先行施工區(qū)域、緩沖區(qū)及會展中心基坑之間的水平力可靠傳遞的問題尤為重要。

在此工況條件下須重點關(guān)注3個基坑之間的水平力的可靠傳遞，故對本基坑開挖施工工況設(shè)置有以下幾點限制要求：

1）開挖本基坑第1層土方限制條件：待雙子塔B塔樓施工出±0.00 m層，及會展中心區(qū)域基礎(chǔ)底板全部形成并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，方可進(jìn)行雙子塔B塔樓緩沖區(qū)第1層土方開挖。

2）開挖本基坑第2層土方限制條件：待會展中心地下2層結(jié)構(gòu)樓板及換撐全部形成并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，方可進(jìn)行雙子塔B塔樓緩沖區(qū)第2層土方開挖。

3）開挖本基坑第3層土方限制條件：待會展中心地下1層結(jié)構(gòu)樓板及換撐全部形成并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，方可進(jìn)行雙子塔B塔樓緩沖區(qū)第3層土方開挖[3]。

4 基坑風(fēng)險源應(yīng)對措施及實施效果

4.1 基坑風(fēng)險源應(yīng)對措施

針對基坑工程可能出現(xiàn)的風(fēng)險，制訂如下技術(shù)應(yīng)對措施：

1）現(xiàn)場施工造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系的受力不均衡是不可避免的。如現(xiàn)場出現(xiàn)局部位置的受力或變形較大的情況，可根據(jù)現(xiàn)場的監(jiān)測報告，認(rèn)真分析原因，及時調(diào)整施工進(jìn)度和施工工況。

2）制訂完善的降水方案，對淤泥質(zhì)土層確保有足夠的降水時間，以確保將淤泥質(zhì)土層疏干。

3）地下連續(xù)墻接縫采用高壓旋噴樁進(jìn)行止水，止水性能相對較可靠。

4）基坑施工前在基坑外布設(shè)承壓水觀測井，并在坑內(nèi)布設(shè)備用降壓井，基坑施工過程中對承壓水位進(jìn)行持續(xù)觀測，當(dāng)承壓水頭埋深超過臨界狀態(tài)時及時開啟降壓井，降低承壓水水頭，防止出現(xiàn)承壓水突涌現(xiàn)象。

5）在基坑施工過程中，對基坑變形進(jìn)行持續(xù)觀測。

6）基坑開挖過程中應(yīng)盡量分層均勻卸荷，避免在整個基坑內(nèi)出現(xiàn)較大的高差，以防止土體隆沉位移差較大。

7）在基坑挖土過程中，在立柱周邊對稱掏空，防止只在立柱單側(cè)挖土或留土，使立柱承受單側(cè)土壓力的側(cè)推力作用，影響立柱穩(wěn)定性。

8）嚴(yán)格按照設(shè)計要求布設(shè)坑邊施工荷載，將坑邊施工荷載控制在允許范圍內(nèi)，防止給基坑帶來安全隱患。

9）現(xiàn)場備有完善排水設(shè)施，確保暴雨季節(jié)最大降雨量下排水的及時有效性，防止坑內(nèi)積水，影響基坑安全。

10）現(xiàn)場出現(xiàn)的各種情況需及時通報有關(guān)各方，相關(guān)各方及時協(xié)商，將基坑工程的風(fēng)險降低到最小程度，順利完成工程施工[4]。

4.2 實施效果

雙子塔B塔樓緩沖區(qū)基坑在施工過程中，未出現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系局部變形、基坑滲漏、突涌、變形等風(fēng)險問題，節(jié)約了施工工期，為類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗。