復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程設(shè)計(jì)實(shí)踐

陳 永 才

(1.華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司地基基礎(chǔ)與地下工程設(shè)計(jì)研究中心，上海 200002；

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復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程設(shè)計(jì)實(shí)踐

陳 永 才1,2

(1.華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司地基基礎(chǔ)與地下工程設(shè)計(jì)研究中心，上海 200002；

2.上海基坑工程環(huán)境安全控制工程技術(shù)研究中心，上海 200002)

結(jié)合濟(jì)南普利門(mén)超高層商業(yè)綜合體項(xiàng)目的工程概況和周邊環(huán)境條件，提出了“兩墻合一”地下連續(xù)墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索基坑支護(hù)方案，并分析了實(shí)施效果，指出該設(shè)計(jì)方案有效保護(hù)了基坑周邊的環(huán)境，創(chuàng)造了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

市政管線，嵌巖地下連續(xù)墻，地下水

0 引言

超高層建筑的迅速發(fā)展，帶來(lái)了地下空間的大規(guī)模深層次的開(kāi)發(fā)。同時(shí)超高層建筑一般位于城市中心區(qū)域，周邊緊鄰較大的市政管線、年代久遠(yuǎn)的多層建筑等，周邊環(huán)境一般比較復(fù)雜。例如上海漕溪路站地塊公共開(kāi)放空間項(xiàng)目北側(cè)污水管與地下室外墻凈距約4.7 m～6.3 m[1]。因此深基坑工程設(shè)計(jì)必須考慮對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)[2]。

本文以濟(jì)南普利門(mén)超高層商業(yè)綜合體項(xiàng)目基坑工程為背景，探討復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑工程對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)措施，從而可為類似基坑工程實(shí)施提供參考。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

普利門(mén)超高層商業(yè)綜合體項(xiàng)目位于濟(jì)南市中心區(qū)域，為集甲級(jí)辦公、高級(jí)公寓、商業(yè)等一體的超高層項(xiàng)目，為濟(jì)南市第一高樓。塔樓區(qū)域設(shè)置3層地下室，裙樓區(qū)域設(shè)置2層地下室。塔樓地下3層區(qū)域基坑面積約為8 825 m2，開(kāi)挖深度達(dá)到14.7 m～23.3 m，屬大面積深基坑工程。

1.2 環(huán)境概況

工程場(chǎng)地環(huán)境如圖1所示。周?chē)h(huán)境條件復(fù)雜，合圍基地的三條市政道路下市政管線眾多，而且市政管線均已年代久遠(yuǎn)，最早的管線是抗戰(zhàn)時(shí)期日本人所埋設(shè)，結(jié)構(gòu)性差且最小距離僅3 m，抗附加變形能力弱；此外基地北側(cè)還保留兩幢4層～5層的建筑物，此建筑物設(shè)置1層地下室，采用天然基礎(chǔ)，對(duì)附加變形十分敏感。

同時(shí)，本工程基地鄰近濟(jì)南四大泉群中的五龍?zhí)逗王劳蝗竟こ膛c兩大泉的距離均在700 m范圍之內(nèi)。

1.3 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)概況

基坑開(kāi)挖深度范圍之內(nèi)以粘土和粉質(zhì)粘土為主，局部區(qū)域淺層分布有較厚的素填土，基底下風(fēng)化裂隙含水巖組為承壓含水層，場(chǎng)區(qū)為濟(jì)南泉域地下水徑流排泄區(qū)，距離四大泉群距離較近，大面積深基坑需要長(zhǎng)時(shí)間的抽取地下水，對(duì)濟(jì)南市“保泉護(hù)泉”相當(dāng)不利。

土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)詳見(jiàn)表1。

表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

從環(huán)境保護(hù)角度，本基坑工程周?chē)h(huán)境條件比較復(fù)雜，市政管線均已年代久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)性差，抗附加變形能力弱；多層建筑物采用天然基礎(chǔ)，對(duì)附加變形十分敏感；基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)和施工中須做好對(duì)道路和市政管線的保護(hù)工作，將沉降控制在允許范圍之內(nèi)。并且特別需要關(guān)注的是，濟(jì)南為著名的泉城，近年來(lái)多次出現(xiàn)由于建筑工程的不當(dāng)活動(dòng)對(duì)泉水產(chǎn)生不利影響的工程案例，引起了相關(guān)各方的重視，并成立了相應(yīng)的保護(hù)泉水的管理部門(mén)。本工程基地鄰近濟(jì)南四大泉群中的五龍?zhí)逗王劳蝗虼嘶庸こ痰脑O(shè)計(jì)與施工必須針對(duì)保泉護(hù)泉給予充分的重視，尤其超大型基坑工程長(zhǎng)期抽降地下水將對(duì)泉水帶來(lái)直接性不利影響，須輔于相應(yīng)的技術(shù)保護(hù)措施。基于對(duì)本基坑工程周?chē)h(huán)境保護(hù)因素的考慮，在方案中考慮采用變形能力控制強(qiáng)的板式支護(hù)體系，基坑周?chē)O(shè)置嵌巖的封閉性止水帷幕，以減少由于基坑工程長(zhǎng)期降水對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的附加變形及對(duì)泉水的不利影響。

本工程深部碎石層和巖層土性較好，標(biāo)貫擊數(shù)基本上都大于30，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，雙軸水泥土和三軸水泥土攪拌樁均難以在類似硬土巖地層中成樁及確保成樁質(zhì)量；高壓旋噴樁在類似硬土巖地層中成樁存在一定的難度，成樁質(zhì)量離散性大，難以控制。地下連續(xù)墻可施工的深度較大，而且地層適應(yīng)性也廣，可滿足本工程隔斷地下水的要求，符合濟(jì)南市“保泉護(hù)泉”的要求。因此，在本工程土層地質(zhì)中，采用地下連續(xù)墻作為止水帷幕是可靠、合理的選擇，同時(shí)地下連續(xù)墻可作為基坑擋土的圍護(hù)體，為節(jié)省工程造價(jià)，同時(shí)兼作為正常使用階段地下室的結(jié)構(gòu)外墻，即“兩墻合一”[3]。

塔樓工期較緊，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚未穩(wěn)定，采用地下連續(xù)墻結(jié)合錨索設(shè)計(jì)，將來(lái)可以到基坑內(nèi)部進(jìn)行工程樁施工，可為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)爭(zhēng)取較寬裕的時(shí)間。由于地下連續(xù)墻止水性能較好，可滿足將來(lái)基坑內(nèi)工程樁施工的需要。

因此，本工程設(shè)計(jì)方案為：“兩墻合一”地下連續(xù)墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索，局部位置由于空間不足采用鋼筋混凝土水平支撐系統(tǒng)。本工程總體設(shè)計(jì)方案剖面如圖2所示，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施實(shí)景見(jiàn)圖3。

3 工程實(shí)施效果

3.1 有效保護(hù)周邊環(huán)境及保泉護(hù)泉

地下連續(xù)墻最大水平位移平均值僅為9 mm、周邊土體傾斜最大僅為6 mm，遠(yuǎn)低于其他工程，有效保護(hù)了中心城區(qū)的環(huán)境，同時(shí)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)設(shè)置嵌巖地下連續(xù)墻，有效地隔斷了基坑內(nèi)外地下水的水力聯(lián)系，即使在坑內(nèi)人工挖孔樁施工期間，坑內(nèi)地下水水位深度為27.0 m，坑外水位深度最大僅為7.0 m。表明了基坑工程對(duì)周邊地區(qū)的地下水影響較小，完全達(dá)到了方案設(shè)計(jì)之初“保泉護(hù)泉”的目的，為維護(hù)濟(jì)南市泉城的美譽(yù)貢獻(xiàn)了一份力量。地下連續(xù)墻水平位移和土體水平位移如圖4所示。

3.2 加快土方開(kāi)挖速度

采用地下連續(xù)墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系，基坑內(nèi)部采用大

開(kāi)挖順作施工，不涉及與支撐交叉施工，出土速度快，大大節(jié)省了工期，同時(shí)也節(jié)省了施工措施費(fèi)用。

坑內(nèi)敞開(kāi)挖土如圖5所示。

3.3 坑內(nèi)人工挖孔樁

采用地下連續(xù)墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系，地下連續(xù)墻隔斷坑內(nèi)外地下水的水力聯(lián)系，為坑內(nèi)提供了干燥的施工條件，提高了人工挖孔樁施工的安全。采用人工挖孔樁降低了主體結(jié)構(gòu)的造價(jià)，同時(shí)坑內(nèi)降水量也大幅度減小，節(jié)約了項(xiàng)目總造價(jià)。

人工挖孔樁實(shí)景如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)本工程周邊環(huán)境保護(hù)要求以及塔樓工期緊的實(shí)際情況，創(chuàng)新性地采用了“兩墻合一”地下連續(xù)墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系，并得到成功應(yīng)用。

該方案基坑內(nèi)無(wú)需設(shè)置臨時(shí)內(nèi)支撐，大大節(jié)省了工程造價(jià)，節(jié)省了施工工期，有效的保護(hù)了周邊環(huán)境，創(chuàng)造了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，為深基坑工程設(shè)計(jì)與施工提供了新的思路和成功經(jīng)驗(yàn)。

[1] 劉若彪.緊鄰大直徑管線的深基坑工程設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2012，11(S1)：598-602.

[2] 劉國(guó)彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].第2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3] 翁其平,王衛(wèi)東,周建龍.超深圓形基坑逆作法“兩墻合一”地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(5):188-194.

Design and application of a deep excavation adjacent to complex environment

Chen Yongcai1,2

(1.DepartmentofUndergroundStructure&GeotechnicalEngineering,

EastChinaArchitectureDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Shanghai200002,China;2.ShanghaiEngineeringResearchCenterofSafetyControlforFacilitiesAdjacenttoDeepExcavations,Shanghai200002,China)

Combining with Pulimen super-high-rise commercial complex projects, the paper introduces the two-wall integration underground continuous walls and prestressed anchor cable foundation pit support scheme, analyzes its implementation effect, and points out the scheme can effectively protect the surrounding environment of the foundation pits, and create better social and economic benefits.

municipal pipeline, rock-socketed underground pipeline, underground water

1009-6825(2016)16-0068-02

2016-03-25

陳永才(1983- )，男，碩士，工程師

TU463

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