環(huán)球影城項(xiàng)目基坑支護(hù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新探討

范丹嵐

（中建二局裝飾工程有限公司，北京 100656）

1 引言

北京環(huán)球影城是我國首個(gè)環(huán)球主題公園。其在文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級轉(zhuǎn)型的背景下，對于津京冀旅游業(yè)的發(fā)展具有重要意義。在項(xiàng)目中，通過采取合理的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新措施，可以提高項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，因此，應(yīng)針對如何創(chuàng)新基坑支護(hù)設(shè)計(jì)展開深入分析，探索相應(yīng)的創(chuàng)新方法，保證項(xiàng)目的高質(zhì)量落成。

2 項(xiàng)目概況

此項(xiàng)目位于北京市通州區(qū)，基坑支護(hù)施工區(qū)域的地質(zhì)概況見表1，水世界區(qū)域基礎(chǔ)工程地下水概況見表2、酒店區(qū)域基坑工程地下水概況見表3。

表1 基坑支護(hù)施工區(qū)域地質(zhì)概況表

表2 水世界區(qū)地下水概況表

表3 酒店區(qū)域地下水概況表

3 如何創(chuàng)新環(huán)球影城項(xiàng)目基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)服務(wù)前置

通常來說，在項(xiàng)目建設(shè)中，需要先對該項(xiàng)目整體的建設(shè)進(jìn)行策劃，然后出具相應(yīng)的策劃方案，由此確定項(xiàng)目建設(shè)思路、路徑、需求等信息，之后設(shè)計(jì)者再按照策劃方案進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。但在環(huán)球影城項(xiàng)目建設(shè)中，將設(shè)計(jì)服務(wù)安排在策劃環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)服務(wù)前置的創(chuàng)新。在此設(shè)計(jì)創(chuàng)新下，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，再從該方案出發(fā)，反推設(shè)計(jì)條件。上述設(shè)計(jì)創(chuàng)新措施使人們在進(jìn)行項(xiàng)目策劃時(shí)，能夠更多地考慮施工的可行性，以及項(xiàng)目總成本，由此為后續(xù)的項(xiàng)目基坑支護(hù)施工提供有利條件。在設(shè)計(jì)服務(wù)前置過程中，設(shè)計(jì)者需要先確定最優(yōu)的支護(hù)設(shè)計(jì)方案，然后明確最優(yōu)方案的實(shí)施需求，再將這些需求提交給策劃編制人員，使其將設(shè)計(jì)執(zhí)行需求納入策劃考慮范圍內(nèi)，消除策劃與支護(hù)設(shè)計(jì)之間可能存在的沖突問題，提高設(shè)計(jì)方案的可行性。

3.2 一樁兩用

在支護(hù)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者采取了一樁兩用的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，并將雙排樁同時(shí)作為支護(hù)排樁、CFG 樁復(fù)合地基，解決支護(hù)施工中存在的空間資源問題。從基坑支護(hù)工程環(huán)境上來看，水上世界區(qū)域與酒店區(qū)域相鄰，而水上世界先施工，且需要在2 個(gè)區(qū)域的交界位置設(shè)置雙排CFG 復(fù)合樁作為地基，從空間角度上來說，如果緊挨著此CFG 樁再設(shè)置1 層支護(hù)結(jié)構(gòu)，會出現(xiàn)空間不足的問題。由于CFG 樁本身具有較好的擋水擋土效能，因此，設(shè)計(jì)者采取了一樁兩用的創(chuàng)新手段，讓水上世界的CFG 樁兼做酒店區(qū)域的支護(hù)，而且為了更好地發(fā)揮此樁的支護(hù)效用，設(shè)計(jì)者加大了CFG 樁的直徑，并按照式（1）進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算：

式中，N 為軸向壓力設(shè)計(jì)值；φ 為穩(wěn)定系數(shù)；fc為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ap為樁截面積；fs′為鋼筋抗壓強(qiáng)度；As′為鋼筋截面積。

然后決定將兩用樁的直徑從常規(guī)的400 mm 增大到了800 mm，且為此排兩用樁設(shè)置了連梁和冠梁，使其更好地滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)對穩(wěn)定性的需求。此外，由于此部分兩用樁會導(dǎo)致地基剛度差異，對水上世界區(qū)域的基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖切或剪切影響，所以，設(shè)計(jì)者又在其頂部設(shè)置了厚300～600 mm、寬為拉結(jié)梁外擴(kuò)200～400 mm 的墊層，用于消散應(yīng)力，調(diào)整剛度差，提高設(shè)計(jì)創(chuàng)新效果。

3.3 多樣化施工設(shè)計(jì)

在施工設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)者從不同的側(cè)重點(diǎn)出發(fā)，制訂了多種施工方案，然后由施工方、建設(shè)方等工程建設(shè)參與方共同根據(jù)當(dāng)前實(shí)際情況，分析具體的支護(hù)施工要求，最終從這些方案中選擇一個(gè)最優(yōu)方案作為施工設(shè)計(jì)方案，由此通過施工方案的相互對比，使各參與方都能了解支護(hù)施工的思路，消除前期施工設(shè)計(jì)階段存在的盲目性，以免后期出現(xiàn)因前期考慮不周而導(dǎo)致的變更頻繁問題，增強(qiáng)支護(hù)施工設(shè)計(jì)的實(shí)用性。就此項(xiàng)目而言，設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)包括經(jīng)濟(jì)、效率、可行性等多個(gè)方面，為建設(shè)方提供了多樣化的施工設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)方案的側(cè)重點(diǎn)更加直觀，以便于更準(zhǔn)確地滿足建設(shè)方的支護(hù)設(shè)計(jì)需求。

3.4 注重前瞻性成本考量

在設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面，設(shè)計(jì)者將工程量對成本的影響前瞻性地納入基坑支護(hù)設(shè)計(jì)考慮范圍內(nèi)，并在設(shè)計(jì)階段對包括土方開挖與回填量、放坡施工量在內(nèi)的工程量進(jìn)行了控制，實(shí)現(xiàn)了將成本控制工作滲透到前期設(shè)計(jì)中，提高了工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。在此過程中，設(shè)計(jì)者考慮到從實(shí)際情況來看，酒店基坑面積會達(dá)到水上世界基坑面積的7 倍，且二者的基坑深度相近，因此，二者皆進(jìn)行大面積的支護(hù)施工，那么總體的土方開挖、回填等工程量會較大，導(dǎo)致工期、資金、人力成本居高不下?；诖?，設(shè)計(jì)者采取了前瞻性成本考量的設(shè)計(jì)創(chuàng)新手段，選用了土釘墻支護(hù)的方式，縮減了開挖、放坡等施工環(huán)節(jié)的工程量，實(shí)現(xiàn)了成本控制，提升了設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

3.5 設(shè)計(jì)任務(wù)安排精細(xì)化

在支護(hù)設(shè)計(jì)過程中，為了保證各項(xiàng)創(chuàng)新思路、路徑、措施的落實(shí)效果，設(shè)計(jì)單位將設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了精細(xì)的劃分，將具體的設(shè)計(jì)任務(wù)精確安排到個(gè)人，由此促進(jìn)了設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路與理念的落實(shí)，提高了設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。在此過程中，設(shè)計(jì)單位針對支護(hù)工程設(shè)置了專門的設(shè)計(jì)小組，并將各項(xiàng)支護(hù)設(shè)計(jì)任務(wù)細(xì)化分配給了每個(gè)組員，然后以會議的形式進(jìn)行組內(nèi)溝通，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理各項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路、理念在應(yīng)用時(shí)存在的矛盾與沖突，保證了設(shè)計(jì)創(chuàng)新的質(zhì)量和效果。

3.6 運(yùn)用BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)是近年來新興的設(shè)計(jì)方式。設(shè)計(jì)者通過運(yùn)用BIM 軟件能夠按照設(shè)計(jì)方案構(gòu)建可視化的三維模型，而該模型可以向設(shè)計(jì)者直觀地展示設(shè)計(jì)方案的完工效果，以及設(shè)計(jì)方案中存在的問題，且支持設(shè)計(jì)者隨時(shí)修改，由此保證設(shè)計(jì)方案的合理性。同時(shí)，大多數(shù)BIM 軟件還具有后臺統(tǒng)計(jì)功能，能夠自動生成支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的材料用量和工程量，使設(shè)計(jì)者借此了解設(shè)計(jì)方案的執(zhí)行成本，方便其進(jìn)行設(shè)計(jì)階段的成本控制。鑒于上述BIM 技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)單位將BIM 模式這一新型設(shè)計(jì)技術(shù)引入該項(xiàng)目的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)創(chuàng)新，并將BIM 模型作為支護(hù)設(shè)計(jì)人員與其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員信息交互的主要工具。設(shè)計(jì)者通過將包括支護(hù)設(shè)計(jì)方案以內(nèi)的所有專業(yè)的設(shè)計(jì)方案整合到一起，建立一個(gè)完整的BIM 模型，然后利用碰撞檢查等功能查找設(shè)計(jì)中存在的沖突，可以有效消除設(shè)計(jì)中的不合理問題，保證設(shè)計(jì)的合理性[1]。

3.7 強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)建設(shè)

在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，為了獲得更好的設(shè)計(jì)創(chuàng)新效果，設(shè)計(jì)單位對支護(hù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)建設(shè)進(jìn)行了重點(diǎn)關(guān)注，并選用了技術(shù)過硬、經(jīng)驗(yàn)豐富、創(chuàng)新能力強(qiáng)的設(shè)計(jì)人員，組建了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的整體素質(zhì)水平達(dá)到了足夠的高度，由此提高了設(shè)計(jì)創(chuàng)新的質(zhì)量和水平。此外，在團(tuán)隊(duì)建設(shè)中，設(shè)計(jì)單位還加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)工作，并以培訓(xùn)的方式將環(huán)球影城工程建設(shè)的背景信息、周圍環(huán)境資料、地質(zhì)勘察資料等信息，傳遞給了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，而且還帶領(lǐng)其前往工程現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察，加深了設(shè)計(jì)人員對項(xiàng)目背景、建設(shè)條件的了解，使其可以基于上述信息，從整體的角度進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，確保得出的方案能夠符合實(shí)際情況[2]。

4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)最終方案

經(jīng)過上述設(shè)計(jì)創(chuàng)新措施的實(shí)施后，設(shè)計(jì)者得出的支護(hù)設(shè)計(jì)方案為，水世界區(qū)域基坑支護(hù)工程開挖最大深度為6.34 m，環(huán)球酒店區(qū)域開挖深度為6.05 m，2 個(gè)區(qū)域交界位置采用雙排樁支護(hù)，且該支護(hù)樁兼做CFG 樁，此部分樁的樁徑為800 mm、間距1.5 m，其他樁基的樁徑400 mm、間距1.2 m，其他位置的支護(hù)采用土釘墻支護(hù)。其中，根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)者將排樁的重要系數(shù)設(shè)計(jì)為1、安全等級設(shè)計(jì)為二級；將土釘墻支護(hù)的重要系數(shù)設(shè)計(jì)為0.9、安全等級設(shè)計(jì)為三級。

5 創(chuàng)新設(shè)計(jì)效果

在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案實(shí)施過程中，研究者對現(xiàn)場情況進(jìn)行了監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在水上世界區(qū)域，樁基的沉降值≤2.7 mm、水平位移≤0.6 mm，周圍區(qū)域沉降≤2.9 mm。在環(huán)球大酒店區(qū)域內(nèi)，樁基的沉降值≤3.7 mm、水平位移≤10.26 mm，周圍區(qū)域沉降≤5.9 mm。由此可見，2 個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)工程具有良好的穩(wěn)定性，說明支護(hù)的應(yīng)用效果較好。因此，上述創(chuàng)新設(shè)計(jì)有效。而此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的成功實(shí)踐，為后續(xù)類似的支護(hù)工程建設(shè)提供了創(chuàng)新思路，有助于支護(hù)工程領(lǐng)域的建設(shè)發(fā)展[3]。

6 結(jié)語

綜上所述，有效落實(shí)各項(xiàng)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新措施，可以提升項(xiàng)目建設(shè)水平。在環(huán)球影城項(xiàng)目建設(shè)中，借助合理基坑支護(hù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新方案，能夠增強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的合理性、保證設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、改善設(shè)計(jì)效率，從而獲得更好的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)效果，促進(jìn)環(huán)球影城項(xiàng)目基礎(chǔ)工程的順利完工，保證工程質(zhì)量。