利用緩沖區解決相鄰深基坑同步開挖技術難題

中國建筑第八工程局天津分公司 天津 300452

1 工程概況

天津濱海高新區中央商務區雙子塔B塔樓基坑面積約14 300 m2，周長504 m，場地自然地坪標高為-0.95 m，地庫區基坑底標高為-19.60 m，開挖深度為18.65 m；塔樓區基坑底標高為20.80 m，開挖深度19.85 m，局部加深區開挖深度達到25.30 m。與其相鄰的中央商務區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，局部加深區開挖深度19.20 m。所設緩沖區基坑總面積約為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塔樓緩沖區開挖平面如圖1所示。

圖1 緩沖區開挖平面示意

2 緩沖區的特點及難點

1）雙子塔B塔樓緩沖區基坑開挖深度為18.70 m，屬于深基坑工程。

2）場地淺層分布有③2、③3、④、⑤2等多層滲透性較強的粉土或粉砂層，與粉質黏土層交替分布，尤其是③1、⑤1粉質黏土層厚度變化較大，③1及⑤1層在基坑場地內局部區域缺少，淺層粉土、粉砂層之間存在一定的水力聯系。復雜的水文地質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塔樓緩沖區項目基坑北側為津靜公路，西側為在建會展中心基坑，東側為在建雙子塔B塔樓項目基坑。基坑圍護設計和施工中須做好對道路和市政管線的保護工作，將沉降控制在允許范圍內。

4）本基坑在會展中心項目基礎底板完成之后進行土方開挖施工，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設計必須重點考慮的問題之一。

3 主要技術要點

3.1 緩沖區基坑圍護

3.1.1 緩沖區周邊圍護

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

本工程普遍區域開挖深度為18.70 m，地下連續墻厚1 000 mm，插入基底以下16 m，基坑圍護結構剖面如圖2所示。

3.1.2 水平支撐體系

雙子塔B塔樓緩沖區基坑采用對撐角撐結合邊桁架支撐體系。基坑豎向設置2道水平鋼筋混凝土支撐系統。

圖2 地下連續墻圍護結構剖面示意

為減小支撐施工階段對周邊環境的影響，在地下連續墻頂部設置獨立的壓頂圈梁，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會展中心項目基坑第1道支撐主撐桿件相對應，以確保本工程項目基坑實施過程中西側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

雙子塔B塔樓緩沖區基坑采用臨時鋼立柱及柱下立柱樁作為水平支撐系統的豎向支承構件。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柱，其截面尺寸為460 mm×460 mm，鋼材材質為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，鋼格構立柱在穿越底板的范圍內需設置止水片。

3.2 雙子塔B塔樓緩沖區與相鄰基坑水平力傳遞措施

根據工期進度計劃，緩沖區在會展中心項目基礎底板完成之后進行開挖施工，在此工況條件下，處理好雙子塔B塔樓先行施工區域、緩沖區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，及會展中心區域基礎底板全部形成并達到設計強度的80%后，方可進行雙子塔B塔樓緩沖區第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層結構樓板及換撐全部形成并達到設計強度的80%后，方可進行雙子塔B塔樓緩沖區第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層結構樓板及換撐全部形成并達到設計強度的80%后，方可進行雙子塔B塔樓緩沖區第3層土方開挖[3]。

4 基坑風險源應對措施及實施效果

4.1 基坑風險源應對措施

針對基坑工程可能出現的風險，制訂如下技術應對措施：

1）現場施工造成圍護結構和支撐體系的受力不均衡是不可避免的。如現場出現局部位置的受力或變形較大的情況，可根據現場的監測報告，認真分析原因，及時調整施工進度和施工工況。

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

3）地下連續墻接縫采用高壓旋噴樁進行止水，止水性能相對較可靠。

4）基坑施工前在基坑外布設承壓水觀測井，并在坑內布設備用降壓井，基坑施工過程中對承壓水位進行持續觀測，當承壓水頭埋深超過臨界狀態時及時開啟降壓井，降低承壓水水頭，防止出現承壓水突涌現象。

5）在基坑施工過程中，對基坑變形進行持續觀測。

6）基坑開挖過程中應盡量分層均勻卸荷，避免在整個基坑內出現較大的高差，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，防止只在立柱單側挖土或留土，使立柱承受單側土壓力的側推力作用，影響立柱穩定性。

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

9）現場備有完善排水設施，確保暴雨季節最大降雨量下排水的及時有效性，防止坑內積水，影響基坑安全。

10）現場出現的各種情況需及時通報有關各方，相關各方及時協商，將基坑工程的風險降低到最小程度，順利完成工程施工[4]。

4.2 實施效果

雙子塔B塔樓緩沖區基坑在施工過程中，未出現圍護結構和支撐體系局部變形、基坑滲漏、突涌、變形等風險問題，節約了施工工期，為類似工程提供了寶貴的經驗。