現(xiàn)有道路與待建建筑沖突位置深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)與施工

武 杰，戴 超，武雄飛，張興志，蘇 川，黃和飛，廖 鴻，陳金偉，王 丹

（中建三局集團(tuán)有限公司成都分公司，四川 成都 610041）

1 工程概況

重慶來(lái)福士廣場(chǎng)項(xiàng)目位于朝天門(mén)與解放碑之間，總占地面積為91 782m2，總建筑面積約1 134 264m2，共8棟塔樓。其中T5塔樓東北角位于現(xiàn)有長(zhǎng)濱路上，長(zhǎng)濱路作為現(xiàn)場(chǎng)施工道路和重慶市規(guī)劃館車輛進(jìn)出道路，地下室施工階段不能進(jìn)行挖除。為保證長(zhǎng)濱路正常通行和T5塔樓順利施工，對(duì)長(zhǎng)濱路部分區(qū)域挖除，并采取支護(hù)措施。

2 基坑特點(diǎn)

1）T5塔樓與長(zhǎng)濱路沖突區(qū)域約占路面寬度1／3，長(zhǎng)濱路路面高度約12．5m，兩側(cè)分別為長(zhǎng)濱支路和項(xiàng)目基坑，長(zhǎng)濱路在地下室施工完成前需作為現(xiàn)場(chǎng)施工道路和重慶市規(guī)劃館車輛進(jìn)出道路，不能全部挖除。

2）T5塔樓施工時(shí)還需進(jìn)行塔樓坑中坑開(kāi)挖，開(kāi)挖深度約6m，最終開(kāi)挖深度達(dá)18．5m。

3）長(zhǎng)濱路范圍內(nèi)自上而下土層分別為雜填土、砂卵石、泥巖，雜填土厚約20m，砂卵石厚約5m。

4）現(xiàn)有長(zhǎng)濱路靠近基坑一側(cè)支護(hù)形式為二階混凝土擋板，長(zhǎng)濱路靠長(zhǎng)濱支路一側(cè)現(xiàn)有支護(hù)形式為錨桿肋板格架護(hù)坡，錨桿長(zhǎng)度6．8m。

5）地下室施工期間長(zhǎng)濱路作為施工道路，所受荷載較大，且受力條件復(fù)雜。

6）本工程鄰近長(zhǎng)江，地下水與長(zhǎng)江水聯(lián)系密切，常年洪水位在180．000m，已高于本工程坑底，支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮較高地下水位。

T5塔樓周邊環(huán)境及標(biāo)高情況如圖1所示。

圖1 T5塔樓與長(zhǎng)濱路關(guān)系

3 工程地質(zhì)及水文概況

本工程±0．000m絕對(duì)標(biāo)高為228．400m，長(zhǎng)濱路路堤路面平均高程192．500m，路堤高度范圍內(nèi)為路堤施工時(shí)回填壓實(shí)的雜填土，路堤下部為場(chǎng)地原始土體，地貌單元屬于長(zhǎng)江沖積二級(jí)階地。土層厚度大，基巖面高程157．500～165．000m，下伏基巖裂隙不發(fā)育，巖體較完整，地下水主要為松散土層孔隙水，受大氣降水和地表水補(bǔ)給，與長(zhǎng)江（庫(kù)）水聯(lián)系密切，連通性好，水量大，地下水位與長(zhǎng)江（庫(kù)）水位基本一致。據(jù)鉆孔地下水位觀測(cè)資料，地下水水位受長(zhǎng)江水漲落影響明顯，當(dāng)江水漲落時(shí)地下水水位亦隨之升降。

4 深基坑支護(hù)方案選擇

本工程為場(chǎng)地受限區(qū)域較深基坑，為保證T5塔樓區(qū)域基坑順利開(kāi)挖和長(zhǎng)濱路施工階段正常使用，需嚴(yán)格控制基坑變形，要求支護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定剛度。

1）由于本工程開(kāi)挖深度較大，單排懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)要求錨入深，配筋多，變形大，無(wú)法滿足基坑安全要求，雙排樁成本造價(jià)太高。

2）為控制排樁結(jié)構(gòu)變形，可采用排樁+錨桿支護(hù)方式。但本基坑位于長(zhǎng)濱路，長(zhǎng)濱路開(kāi)挖后剩余部分存在錨桿，若再打入錨桿，很可能破壞原有長(zhǎng)濱路支護(hù)錨桿，因此不能采用。

3）排樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)是控制邊坡側(cè)向變形的最有效手段之一。本工程施工平面規(guī)則，可在兩短邊處設(shè)置角撐，保證T5塔樓具有施工面。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)平面剛度大，結(jié)構(gòu)變形小，可有效保證基坑安全。根據(jù)基坑平面尺寸，可采用鋼筋混凝土支撐或型鋼支撐。鋼筋混凝土支撐受力條件好，可靠性及安全性高，但拆除困難；型鋼內(nèi)支撐安裝拆卸方便，施工周期短。

綜合考慮安全、工期、成本要求，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，地下水位考慮為+185．000m，采用鉆孔灌注樁與3道鋼筋混凝土角撐相結(jié)合的支護(hù)形式，達(dá)到保證基坑安全的目的。

5 基坑支護(hù)方案優(yōu)化

5.1 二階平臺(tái)處支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

長(zhǎng)濱路開(kāi)挖面尺寸約為35m×15m，二階平臺(tái)寬度約4m，標(biāo)高187．000m，如只對(duì)二階平臺(tái)區(qū)域外的長(zhǎng)濱路設(shè)置角撐，角撐角度按照45°進(jìn)行設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度方向上將約有13m處于懸臂樁支護(hù)狀態(tài)，無(wú)法滿足基坑安全要求。因此，將二階平臺(tái)支護(hù)樁接長(zhǎng)，作為角撐支撐角點(diǎn)，稍微調(diào)整角撐角度，保證長(zhǎng)度方向上懸臂樁支護(hù)區(qū)段小于8m。二階平臺(tái)支護(hù)樁后面補(bǔ)打1根灌注樁，樁頂之間通過(guò)鋼筋混凝土斜梁進(jìn)行連接，控制二階平臺(tái)懸空樁側(cè)向位移。

5.2 角撐數(shù)量?jī)?yōu)化

本工程T5塔樓只有一角在支護(hù)平面內(nèi)，塔樓坑中坑開(kāi)挖深度為6m，開(kāi)挖后長(zhǎng)濱路支護(hù)深度達(dá)18．5m，由于上部荷載較大且復(fù)雜，初步支護(hù)設(shè)計(jì)3道角撐，但支護(hù)結(jié)構(gòu)南側(cè)距離坑中坑開(kāi)挖區(qū)域距離較遠(yuǎn)，支護(hù)高度可不考慮坑中坑開(kāi)挖高度，支護(hù)結(jié)構(gòu)南側(cè)可減少1道內(nèi)支撐。

5.3 支護(hù)樁布置

由于長(zhǎng)濱路下部還有后期需要施工的工程樁，布置支護(hù)樁時(shí)盡可能錯(cuò)開(kāi)下部工程樁，將支護(hù)樁布置在工程樁樁位之間，避免影響后期工程樁施工。

綜合以上分析，由于本工程平面較規(guī)則（35m×15m），采用混凝土角撐體系，可方便土方開(kāi)挖，第2道土方開(kāi)挖完成后即可進(jìn)行T5塔樓坑中坑施工。角撐主桿與輔桿采用不同截面，更為經(jīng)濟(jì)。主桿與輔桿采用三角形空間剛架結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，可協(xié)調(diào)變形并提高整體剛度。

6 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.1 支護(hù)樁設(shè)計(jì)

支護(hù)樁各段設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，支護(hù)平面布置如圖2所示。

表1 支護(hù)樁各段設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 各道鋼筋混凝土角撐設(shè)計(jì)參數(shù)

支護(hù)樁有效樁頂標(biāo)高為-36．700m，嵌入冠梁0．1m，二階平臺(tái)處第二排樁樁頂標(biāo)高為-41．400m，樁型為φ1 000mm＠1 600mm。支護(hù)樁樁身主筋應(yīng)沿樁周均勻布置，主筋采用HRB400級(jí)鋼筋，箍筋HPB300φ10＠200，加強(qiáng)筋HRB400φ22＠2000，主筋與主筋連接采用機(jī)械連接接頭，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

圖2 T5塔樓長(zhǎng)濱路支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置

6.2 混凝土角撐設(shè)計(jì)

各道鋼筋混凝土角撐設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

第1道鋼筋混凝土角撐主桿兼做冠梁，鋼筋混凝土角撐混凝土采用C30，每道角撐混凝土澆筑7d后才可進(jìn)行下部土方開(kāi)挖。

6.3 鋼筋混凝土斜梁設(shè)計(jì)

斜梁截面尺寸為1 000mm×800mm，主筋為18φ25，斜梁兩端同二階平臺(tái)處高低雙排樁樁頂連接，二階平臺(tái)處斜梁布置如圖3所示。

圖3 二階平臺(tái)處斜梁布置

6.4 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

支撐下設(shè)置鋼筋混凝土灌注樁與鋼格構(gòu)柱組合的立柱。立柱下部采用直徑為1 000mm的鉆孔灌注樁，樁頂標(biāo)高為-47．850m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，樁長(zhǎng)18m。樁身主筋為20φ18，箍筋 φ8＠200，加強(qiáng)筋 φ16＠2 000。

立柱上部為460mm×460mm鋼格構(gòu)柱，四肢采用└160×16，綴板采用-440×300×10，間距710mm。

7 降水設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，本工程側(cè)壁存在上層滯水和地下承壓水威脅。需采取有效止水措施隔斷上部滯水流入坑內(nèi)。在長(zhǎng)江汛期，下部承壓水水頭較高，T5塔樓坑中坑開(kāi)挖后存在承壓水突涌的危險(xiǎn)，需對(duì)地下水進(jìn)行處理以保障T5塔樓結(jié)構(gòu)的施工安全。

結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，基坑上層滯水采用布置排水溝、集水坑進(jìn)行排水，坑壁采用掛網(wǎng)噴射100mm厚C20混凝土作封閉處理，鋼筋網(wǎng)為 φ8＠200×200，按2m間距埋設(shè)泄水管。

對(duì)于影響本工程的孔隙潛水，為保證工程樁開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行，地下水治理擬采用坑周側(cè)向連續(xù)抽水深井降水帷幕的方法（見(jiàn)圖4）。

8 施工技術(shù)

8.1 施工順序

測(cè)量放線→支護(hù)樁、立柱樁、降水井施工→開(kāi)挖土方至-36．900m→施工第1道水平支撐→開(kāi)挖土方至-42．300m，網(wǎng)噴混凝土→施工第2道水平支撐→開(kāi)挖土方至-47．850m，網(wǎng)噴混凝土→施工第3道水平支撐。

8.2 鉆孔擋土樁施工

鉆孔灌注樁作為擋土樁使用，施工時(shí)需注意：①樁孔施工應(yīng)跳隔循環(huán)施工，以避免已灌注的樁身混凝土受到破壞；②樁孔垂直度要求要比工程樁更嚴(yán)，一般不大于0．5%L（L為樁長(zhǎng)）。否則，同一編組最后1根樁難以施工到位，影響質(zhì)量。

8.3 深井降水帷幕施工

本工程采用旋挖鉆機(jī)鉆孔，埋設(shè)井管至設(shè)計(jì)位置后回填濾料，洗井后進(jìn)行抽水。

8.4 封口梁、水平支撐施工

1）擋土樁頂封口梁及第1層（上層）橢圓水平支撐先行施工。工藝流程：定位放線→模板工程→鋼筋工程→混凝土工程。對(duì)拱圈與封口梁、角撐、立柱等交匯節(jié)點(diǎn)處，均應(yīng)采取加強(qiáng)措施，確保安全。

2）根據(jù)先支撐后開(kāi)挖原則，當(dāng)土方開(kāi)挖至支撐底標(biāo)高時(shí)，停止挖土作業(yè)，按第1道水平支撐施工方法施工第2道（下層）水平支撐。

圖4 降水井結(jié)構(gòu)

8.5 長(zhǎng)濱路土方開(kāi)挖施工要求

1）土方必須先撐后挖。

2）在長(zhǎng)濱路、坑底設(shè)置排水溝，做好基坑排水。

3）控制T5塔樓區(qū)域長(zhǎng)濱路堆載、通行車輛載重及車速。

4）嚴(yán)禁超挖，開(kāi)挖至距離坑底20cm時(shí)改為人工開(kāi)挖。開(kāi)挖過(guò)程中嚴(yán)禁施工機(jī)械碰撞支撐立柱。

9 施工監(jiān)測(cè)

本邊坡支護(hù)安全等級(jí)為一級(jí)，為確保施工期間結(jié)構(gòu)及道路的穩(wěn)定和安全，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、護(hù)坡類型、施工方法等特點(diǎn)，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。由于影響基坑工程安全的不確定因素較多，故需采取信息化施工，對(duì)基坑施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1）根據(jù)埋設(shè)于擋土樁頂封口梁上10個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，擋土樁向基坑內(nèi)側(cè)方向最大水平位移S＝34mm≤40mm，滿足一級(jí)安全等級(jí)的支護(hù)要求。

2）經(jīng)支撐預(yù)埋鋼筋應(yīng)力計(jì)測(cè)定，水平支撐構(gòu)件均處于受壓狀態(tài)，壓應(yīng)力不大。

3）開(kāi)挖基坑底部未出現(xiàn)土體變形與隆起。

4）基坑開(kāi)挖作業(yè)自2015年6月開(kāi)始至2017年3月結(jié)束，累計(jì)約20個(gè)月，基坑區(qū)域未發(fā)現(xiàn)異常情況，周圍建（構(gòu)）筑物使用正常。

10 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

1）本工程采用鉆孔擋土樁、坑周側(cè)向連續(xù)抽水深井降水帷幕和斜向水平支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，技術(shù)先進(jìn)，安全適用，經(jīng)濟(jì)合理。

2）水平支撐結(jié)構(gòu)受力佳，空間大，有利于地下室施工，可為類似深基坑施工提供有益經(jīng)驗(yàn)。

重慶來(lái)福士廣場(chǎng)項(xiàng)目T5塔樓與長(zhǎng)濱路重合區(qū)域采用排樁和鋼筋混凝土內(nèi)支撐體系，安全經(jīng)濟(jì)地控制了基坑變形，保證了T5塔樓的順利施工和剩余長(zhǎng)濱路正常使用。

參考文獻(xiàn)：

［1］王國(guó)欣，馬榮全，邊成贊．深基坑開(kāi)挖與承壓水降水共同引起周邊環(huán)境變形的分析［J］．城市住宅，2017（4）：101-103．

［2］鄒永祥．復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護(hù)方案優(yōu)選研究［J］．城市住宅，201724（2）：101-104．

［3］裴鴻斌，于海申，陳學(xué)光，等．天津周大福金融中心深基坑變形綜合控制技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2017，46（23）：103-107，115．