某展覽館基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的案例分析

劉鵬慧，王強(qiáng)，楊明

某展覽館基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的案例分析

劉鵬慧，王強(qiáng)，楊明

（四川省地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，成都 610072）

在當(dāng)今城市建設(shè)快速發(fā)展和有效國(guó)土地下空間的大背景下，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和地下室主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式越來(lái)越得到人們的青睞，本文正是運(yùn)用這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合工程實(shí)際，在充分研究已有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的案例基礎(chǔ)上，通過(guò)分析場(chǎng)地地層特征，周邊環(huán)境、上部結(jié)構(gòu)特征以及未來(lái)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，探討了某大型展覽館基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的模式，提出了設(shè)計(jì)方案。

基坑設(shè)計(jì)；地下空間；主體結(jié)構(gòu)；抗滑樁；可持續(xù)發(fā)展

城市建設(shè)的快速發(fā)展，深大基坑工程常采用大量灌注樁排樁和水平支撐或錨桿等作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)（劉國(guó)彬等，2009）。臨時(shí)圍護(hù)體工程費(fèi)用巨大，廢棄在地下，浪費(fèi)大量建筑材料，為后續(xù)工程留下了嚴(yán)重隱患。將基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，施工期間利用地下結(jié)構(gòu)外墻或地下結(jié)構(gòu)的梁、板、柱兼作基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu),不設(shè)置或僅設(shè)置部分臨時(shí)圍護(hù)體系,能減少浪費(fèi),能更有效地控制基坑變形,技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益較為顯著（王建華等，2011）。本例基坑設(shè)計(jì)采用支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合方式，采用抗滑樁、排樁+錨索對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)，有效節(jié)約投資成本，為后續(xù)地下交通通道建設(shè)預(yù)留足夠空間，實(shí)現(xiàn)了前述目標(biāo)（王衛(wèi)東等，2012-2013）。

1 工程概況

1.1 工程概況

擬建工程規(guī)劃用地面積11638.72㎡，規(guī)劃建筑面積35819.22㎡。建筑層數(shù)3層，設(shè)2層地下室，結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，采用挖孔樁基礎(chǔ)（部分筏板基礎(chǔ)）。基坑深度-11.15m。

1.2 場(chǎng)地地質(zhì)條件

現(xiàn)場(chǎng)鉆探揭露地層為人工堆積（Q4ml）素填土，中更新統(tǒng)冰水堆積（Q2fgl）粘土、粉土、中砂及卵石層。

雜填土①1：雜色，干—稍濕，含約40%的建筑垃圾等雜物，表層含有少量植物根系，厚度0.4~1.3m。

素填土①2：褐灰色、褐黑色，稍濕。主要由耕植土及新近回填土組成，成份以粘性土、粉土為主，含少量砂礫石，礫石含量大于25%。該層場(chǎng)地內(nèi)普遍分布。

粘土②：灰黃色、褐黃色，稍濕，硬塑—堅(jiān)硬，含少量鐵錳質(zhì)氧化物條斑及鈣質(zhì)結(jié)核，該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。厚度4.30～11.50m。

粉土③1：灰黃色，密實(shí)，稍濕～濕，含少量鐵錳質(zhì)氧化物條斑及鈣質(zhì)結(jié)核，底部含少量細(xì)砂，該層在場(chǎng)地內(nèi)局部地方分布，厚度0.40～2.60m。

粉土③2：灰黃色，密實(shí)，濕，含少量鐵錳質(zhì)氧化條斑及鈣質(zhì)結(jié)核，分布于卵石層之中，該層只在35#鉆孔中揭露，厚度1.00m。

中砂④：灰黃色，濕，結(jié)構(gòu)松散。成份以長(zhǎng)石、石英為主，次為云母及暗色礦物，呈薄層狀分布在卵石層中，本次只在35#鉆孔揭露，厚度0.40m。

卵石⑤：場(chǎng)地均有分布，卵石含量占60%～75%，母巖成分為灰?guī)r、石英砂巖、砂巖、石英巖等，粒徑一般2～20cm，局部含較多漂石（20%左右），呈圓狀—次圓狀，充填物為粘性土和細(xì)砂、中砂。根據(jù)野外鉆探取芯鑒定及超重型動(dòng)力觸探測(cè)試成果，將卵石層分為：松散、稍密、中密、密實(shí)四個(gè)亞層。

場(chǎng)地內(nèi)主要土體物理力學(xué)參數(shù)如表1。

2 基坑周邊環(huán)境及參數(shù)確定

2.1 基坑周邊環(huán)境

基坑北側(cè)、東側(cè)和南側(cè)臨城市道路，西側(cè)為已建建筑，周邊三條道路標(biāo)高544.0m左右(高差不超過(guò)0.2m)，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高取544.0m。

2.2 建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

擬建建筑基礎(chǔ)為挖孔樁基礎(chǔ)，±0.00=544.6m；地下二層基坑開挖至抗水板底，標(biāo)高-11.15m（含墊層厚度）；地下一層抗水板底標(biāo)高-7.4m（含墊層厚度）。

2.3 支護(hù)方案參數(shù)確定

本基坑支護(hù)分臨時(shí)性支護(hù)和永久性支護(hù)。根據(jù)規(guī)劃，基坑南東側(cè)為下沉廣場(chǎng)，考慮未來(lái)地下通道建設(shè)，該段采用永久支護(hù)。

基坑安全等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)1.1，臨時(shí)性支護(hù)使用期限不超過(guò)1.5年，永久性支護(hù)使用年限同建筑使用年限。

臨近道路荷載取15～25kpa，作業(yè)寬度3～5m，距坑邊距離2m，荷載型式采用條形均布荷載。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，永久支護(hù)地段基坑周邊荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值15KN/m2。我院設(shè)計(jì)時(shí)，將基坑周邊荷載設(shè)計(jì)值換算成2.0m厚土柱計(jì)算，荷載寬度取10.0m。永久段參數(shù)取值見(jiàn)表2，表中未列參數(shù)取表1。

表1 基坑設(shè)計(jì)參數(shù)取值

3 基坑支護(hù)方案

根據(jù)對(duì)場(chǎng)地周圍環(huán)境和場(chǎng)內(nèi)工程地質(zhì)資料分析，采用相關(guān)軟件計(jì)算，結(jié)合地區(qū)工程實(shí)踐，臨時(shí)性基坑支護(hù)采用懸臂樁（旋挖樁）和排樁 +錨索支護(hù)方案；永久性支護(hù)采用懸臂抗滑樁（人工挖孔樁）和雙排懸臂樁支護(hù)方案；降水采用坑內(nèi)明排。

詳細(xì)勘察資料顯示：下覆卵石含直徑大于20cm漂石，為驗(yàn)證機(jī)械旋挖成孔可能性，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)前，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一根樁機(jī)械旋控成孔試樁，試樁樁徑1.2m，成孔深度18.5m，表明場(chǎng)地臨時(shí)護(hù)壁樁采用機(jī)械旋挖成孔可行。

經(jīng)多種形式支護(hù)結(jié)構(gòu)綜合比較，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)布置215根護(hù)壁樁。

3.1 永久性支護(hù)

永久性支護(hù)段護(hù)壁樁有人工挖孔樁方形抗滑樁和機(jī)械成孔旋挖雙排樁兩種形式。抗滑樁間采用擋土板連接。根據(jù)基坑開挖深度和地質(zhì)條件的不同，抗滑樁分為Ａ型、Ｂ型、Ｃ型：

Ａ型：97＃－109＃（98#除外）、167#-172#、174#-190#樁。樁長(zhǎng)13.8m，尺寸2.5m（高）×1.5m（寬），間距4.0m。其中98#為保證該處永久支護(hù)段開挖邊線建筑設(shè)計(jì)要求布置構(gòu)造柱（圖1）。

B型：110#-120#，樁長(zhǎng)20m，尺寸4.0m（高）×2.5m（寬），間距6.0m。

C型：173#，樁長(zhǎng)13.8m，尺寸 2.5m（高）×2.5m（寬），間距4.0m。雙排樁156#-166#，樁長(zhǎng)16.95m，樁徑1.2m，間距2.3m，排距5.3m，樁頂采用冠梁和連梁連接。

3.2 臨時(shí)性支護(hù)

臨時(shí)性基坑支護(hù)采用懸臂樁或排樁 +錨索支護(hù)，樁頂采用冠梁連接。采用機(jī)械旋挖成孔。分四段：AB段、BC段、DE段和EA段。

AB段： 1#-36#，長(zhǎng)14.55m，樁徑1.2m，間距2.3m。設(shè)置一排錨索，長(zhǎng)22m，采用4束7股A15.2鋼絞線。

37#-57#，長(zhǎng)15.05m，樁徑1.2m，間距2.3m。設(shè)置一排錨索，長(zhǎng)22m，采用3束7股A15.2鋼絞線。

58#-67#，長(zhǎng)11.3m，樁徑1.2m，間距2.3m。

BC段： 68#-89#，長(zhǎng)9.9m，樁徑1.3m，間距2.3m。

90#-96#和98#：長(zhǎng)13.3m，樁徑1.3m，間距2.3m。

DE段 ： 121#-155#，長(zhǎng)17.55m，樁徑1.2m，間距2.3m。設(shè)二排錨索，第一排長(zhǎng)22.5m，采用2束7股A15.2鋼絞線;第二排長(zhǎng)16.5m，采用3束7股A15.2鋼絞線。

EA段：191#-215#，長(zhǎng)16.05m，樁徑1.2m，間距2.3m。設(shè)置二排錨索，第一排長(zhǎng)23m，第二排長(zhǎng)18m，均采用4束7股A15.2鋼絞線。

4 技術(shù)要求

4.1 護(hù)壁樁與冠梁（連梁）

（1）樁芯砼、冠梁和連梁砼、人工挖孔樁護(hù)壁砼、擋土板砼強(qiáng)度均為C30，樁冠梁（連梁）高1.0m，寬度同樁徑；98#連梁與99#相連；

（2）樁長(zhǎng)和樁徑不小于設(shè)計(jì)值；

（3）永久性支護(hù)段按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)控制樁中心偏差和垂直度偏差；

（4）臨時(shí)性支護(hù)段樁中心偏差不大于20cm，垂直度偏差滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)要求；

圖1 A樁型布置剖面圖

（5）人工挖孔樁施工時(shí)，護(hù)壁強(qiáng)度達(dá)80%后方能拆模，隨時(shí)保持孔內(nèi)通風(fēng)；

（6）護(hù)壁樁主筋采用對(duì)焊鏈接。冠梁（連梁）鋼筋采用對(duì)焊或搭接焊接，單面搭接長(zhǎng)度5d(d：鋼筋直徑)，雙面搭接長(zhǎng)10d。同一截面結(jié)頭數(shù)量不大于50%；

（7）同根樁砼必須連續(xù)澆筑。

4.2 錨索

（1）錨索采用七股直徑15.2mm高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1860N/mm2;

（2）錨索孔徑150mm，自由端采用PVC管穿管；

（3）錨索采用二次注漿，注漿體強(qiáng)度不小于20MPa，材料為純水泥漿，水泥標(biāo)號(hào)42.5，水灰比0.5～0.55，注漿壓力1.0～2.0MPa；

（4）錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值75%后進(jìn)行張拉鎖定，錨索張拉應(yīng)采用整體鎖定；張拉鎖定值150～400KN。

4.3 樁間支護(hù)

（1）樁間護(hù)壁采用噴射砼，強(qiáng)度C20，平均厚度不小于60cm；

（2）樁間護(hù)壁植筋從冠梁底40cm開始；

（3）錨噴支護(hù)和樁間護(hù)壁設(shè)置泄水孔，采用直徑30cmPVC管，植入土層5cm以上，樁間護(hù)壁泄水孔豎向間距2.0m，水平間距同樁距；

（4）人工挖孔抗滑樁樁間擋土板與抗滑樁鋼筋連接采取與護(hù)壁施工時(shí)預(yù)埋筋相連，預(yù)埋筋位置須準(zhǔn)確。

５ 結(jié)論

基坑支護(hù)樁與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合永久支護(hù)體系由地下室主體結(jié)構(gòu)、基坑支護(hù)樁以及兩者之間支撐構(gòu)件組成，支護(hù)樁作為主體結(jié)構(gòu)一部分永久發(fā)揮作用，并可實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力錨索的回收，具有較好經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益（李連祥，2017）。

本例采用抗滑樁作為永久支護(hù)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化施工工序，提高施工效率，為后續(xù)地下空間充分利用創(chuàng)造了條件，節(jié)省了建設(shè)投資，避免了資源浪費(fèi)。

劉占博，任金明等．2021. 地下單體構(gòu)筑物與深基坑支護(hù)一體化結(jié)果發(fā)展趨勢(shì)[J]. 建筑結(jié)構(gòu). 51（增）.

王建華，左新明．2011. 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式與特點(diǎn)[J].地質(zhì)裝備，12（6）.

王衛(wèi)東，等. 2013．基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)[J]. 建筑工程.

王衛(wèi)東，沈建．2012. 基坑圍護(hù)排樁與地下室外墻相結(jié)合的“樁墻合一”的設(shè)計(jì)與分析[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，34（增）：303-308.

李連祥，李先軍．2017. 支護(hù)樁與地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的永久支護(hù)結(jié)構(gòu)建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)[J]. 34(２)：119-126.

Case Analysis on the Combination of Foundation Pit Supporting Structure and Underground Main Structure of an Exhibition Hall

LIU Peng-hui Wang Qiang Yang Ming

(Sichuan Geological Engineering Survey Institute Group Co. LTD, Chengdu 610072)

Under the background of rapid development of urban construction and effective utilization of land underground space. The combination of foundation pit supporting structure and basement main structure is more and more popular. This paper use this advanced design concept, combined with the engineering practice, in the full study for foundation pit supporting structure and the main structure on the basis of combination of case, based on the analysis of the ground characteristics, surrounding environment, superstructure characteristics and future planning, and discusses the mode of combining the foundation pit support design and the main structure of a large exhibition hall, and puts forward the design scheme.

foundation pit design; underground space; the main structure; anti-slide pile; sustainable development

P642.2

A

1006-0995（2022）04-0621-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.015

2021-11-09

劉鵬慧(1979— )，女，四川成都人，高級(jí)工程師，主要從事巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害、水文地質(zhì)等方面的工作

楊明（1982— ），男，四川珙縣人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事水文地質(zhì)工程地質(zhì)及巖土工程勘察工作