東怡金融廣場深基坑支護設(shè)計案例分析

吳懷生

（中佳勘察設(shè)計有限公司，河北 石家莊 050000）

1 工程簡介

合肥東怡金融廣場是一座商用辦公樓綜合體，分為A、B 樓、裙房及地下室，主體建筑A 座為24 層，B 座48 層，裙房1～4 層，主樓框剪結(jié)構(gòu)，裙房框架結(jié)構(gòu)，建筑高度最高為190m，總建筑面積為198710m2。地下停車庫3 層，框架結(jié)構(gòu)，±0.00=13.50m（吳淞高程），-1 層結(jié)構(gòu)標(biāo)高-6.00m，-2 層結(jié)構(gòu)標(biāo)高-9.90m，-3 層結(jié)構(gòu)標(biāo)高-15.25m。主樓筏板基礎(chǔ)，裙樓及地下室獨立基礎(chǔ)?；悠矫娉叽鐬?26.10m×95.75m，基坑周長433.8m，基坑開挖深度為15.65～18.35m，基坑側(cè)壁安全等級為一級。

2 工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

場地地形平整，地面標(biāo)高13.00m（吳淞高程） 左右，地貌型態(tài)屬四里河河漫灘～一級階地地貌單元。

根據(jù)安徽省建設(shè)工程勘察設(shè)計院提供的《東怡金融廣場巖土工程勘察告》，支護范圍內(nèi)巖土層分布自上而下依次為：

1） 層雜填土：層厚0.40～5.40m，層底標(biāo)高為8.22 ～13.72m，松散或軟塑～可塑狀態(tài)，含碎磚、石子等建筑垃圾及老房基礎(chǔ)；2） 粉質(zhì)粘土：層底標(biāo)高為3.30～8.47m，軟塑狀態(tài)，濕，局部地段夾有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；3） 1 層粘土：層底標(biāo)高為7.23～9.61m，可塑～硬塑狀態(tài)，濕，干強度高； 4）2 層粉質(zhì)粘土：層底標(biāo)高為5.02～7.51m，軟塑～可塑狀態(tài)，濕，干強度中等； 5） 層粉土：層底標(biāo)高為0.60～3.01m，稍密～中密狀態(tài)，很濕，干強度低；6） 層粉土夾砂：層底標(biāo)高為-2.75～0.00m，中密～密實狀態(tài)，濕，干強度低；7） 1 層強風(fēng)化砂巖：層底標(biāo)高為-3.29～-0.50m，密實狀態(tài)，稍濕； 8）2 層中風(fēng)化砂巖：此層未鉆穿，稍濕，屬軟～較軟巖；

巖土層物理力學(xué)性質(zhì)如圖（表1）

表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)

2.2 水文地質(zhì)條件

擬建場地地下水有①、②、③2、④、⑤層土內(nèi)埋藏有潛水型地下水和⑥1、⑥2 層中存在少量裂隙水，地下水較豐富，水位較高，靜止水位標(biāo)高為11.31～12.19m，主要由大氣降水和地表水滲入補給，并與附近的四里河有水力聯(lián)系。

3 基坑周邊環(huán)境情況

3.1 基坑與周邊環(huán)境的關(guān)系

1） 北側(cè)距離阜南路14.7m；2） 東側(cè)距離合肥市地稅局大樓29.3m，距離地稅局南側(cè)5 層商辦樓14.10m。合肥市地稅局大樓22 層，框剪結(jié)構(gòu)，人工挖孔樁基礎(chǔ)。合肥市地稅局一層地下車庫緊臨大樓南側(cè)，沿車庫周邊有12m 深0.5m厚粉噴樁止水帷幕。地稅局南側(cè)5 層商辦樓沉管樁基礎(chǔ)，樁端吳淞高程約0.70m；3） 西南角距離在建壽春路下穿通道10.2m。在建壽春西路為城市主干道。

3.2 地下管線分布

沿阜南路埋藏有大量地下管網(wǎng)。東側(cè)沿紅線有煤氣管道分布。

圖1 基坑與周邊環(huán)境關(guān)系

4 基坑支護設(shè)計

4.1 設(shè)計依據(jù)及原則

1） 支護設(shè)計依據(jù)有：《東怡金融廣場總平面圖》，《東怡金融廣場地下車庫結(jié)構(gòu)圖》，《東怡金融廣場巖土工程勘察報告》以及相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程；2） 設(shè)計原理，支護設(shè)計必須遵循“安全可靠，經(jīng)濟合理，技術(shù)可行，方便施工”的原則，既要確保周邊建筑物、在建道路及地下管線網(wǎng)正常使用，又要經(jīng)濟合理，技術(shù)可行，方便施工。本工程基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜，基坑支護設(shè)計應(yīng)按變形控制的原則進行設(shè)計。

4.2 支護方案設(shè)計

1） 地下水處理，對于地下水豐富、水位較高且土層滲透系數(shù)較大的場地，通常采用管井將地下水位降低至基坑底標(biāo)高以下0.5~1.0m，或采用止水帷幕將地下水封堵在基坑外側(cè)，或采用局部管井+局部止水帷幕結(jié)合使用以滿足地下室施工需要。管井或局部管井+局部止水帷幕結(jié)合使用型式處理地下水均會造成周邊地面較大沉降，地坪開裂，造價較低。采用止水帷幕將地下水封堵在基坑外側(cè)，基坑內(nèi)疏干排水可有效周邊地面沉降，但造價較高。根據(jù)本工程周邊環(huán)境條件及土層條件，在支護體系外側(cè)設(shè)φ600mm 旋噴樁止水帷幕封堵地下水，輔以管井控制止水帷幕外側(cè)地下水位，減小支護體系荷載降低造價，且周邊地面沉降滿足周邊環(huán)境要求。

2） 支護結(jié)構(gòu)選型，根據(jù)本工程的具體特點，土釘墻支護或放坡開挖型式不適用，可考慮的支護結(jié)構(gòu)型式有排樁支護中心島開挖地下室施工至地面后周邊內(nèi)支撐逆作法施工剩余地下室結(jié)構(gòu)、排樁+預(yù)應(yīng)力錨桿及排樁+內(nèi)支撐。本工程可選擇的支護型式比較如下：①排樁支護中心島開挖地下室施工至地面后周邊內(nèi)支撐逆作法施工剩余地下室結(jié)構(gòu)：施工難度大，工期長，造價高；②排樁+預(yù)應(yīng)力錨桿：基坑?xùn)|側(cè)緊臨安徽省地稅局高層建筑、地稅局一層地下車庫及五層商住樓，均為樁基礎(chǔ)，西南角緊臨壽春路下穿通道，錨桿沒有施工空間，且場地地基土主要為砂性土，地下水位較高，錨桿施工有較大難度，工程造價相對較高；③排樁+內(nèi)支撐：基坑上部放坡，下部排樁+內(nèi)支撐支護垂直開挖。根據(jù)支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形計算結(jié)果設(shè)置三層內(nèi)支撐體系，施工工藝簡單，支護體系剛度大，控制變形能力好，工程造價相對合理。根據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗，排樁可選用挖孔樁施工工藝。

經(jīng)過多方案技術(shù)、安全性及經(jīng)濟比較，本基坑支護結(jié)構(gòu)采用φ1000 挖孔樁（樁間距1.80m） +內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)型式，支護體系外側(cè)設(shè)高壓旋噴樁止水帷幕輔+管井降水，基坑內(nèi)管井疏干排水，樁間土旋噴樁支護。支護樁砼強度等級C30，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)砼強度等級C35。坡頂荷載取20KPa。支護設(shè)計參數(shù)詳見表一，設(shè)計計算時中風(fēng)化基巖調(diào)整為巖體力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。內(nèi)支撐剛度采用協(xié)同計算結(jié)果。典型的支護斷面詳見圖2。內(nèi)支撐平面布置詳見圖3。

5 基坑支護施工簡述

1） 支護施工順序： -2.50m 以上土方開挖→-7.5m 外旋噴樁→挖孔樁、立柱樁→-3.0m 內(nèi)旋噴樁→-降水井→冠梁、第一層支撐→-6.95m 以上土方開挖→第二層支撐→-12.05m以上土方開挖→第三層支撐→-12.05m 以下土方開挖；2） 支護結(jié)構(gòu)施工的同時，基坑監(jiān)測工作也要同時進行，明確周邊建筑物的變形位移，以便及時采取控制措施；3） 土方采取“分層、分區(qū)、分段”開挖，同一分區(qū)內(nèi)支撐體系應(yīng)一次完成，嚴(yán)禁超挖和對支撐結(jié)構(gòu)的破壞。

圖2 典型支護斷面

圖3 支撐平面布置圖

表2 基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)

6 基坑位移監(jiān)測及分析

1） 施工過程基坑的監(jiān)測數(shù)據(jù)

2） 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，由于場地周邊環(huán)境條件復(fù)雜，設(shè)計要求嚴(yán)格控制基坑水平變形量及地面沉降量，基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)采集于2009 年2 月5 日基坑體系開始施工至2010 年9 月13日基坑周邊回填土完成時止，沉降預(yù)警值10mm，實測沉降最大值5.28mm，垂直段水平位移預(yù)警值15mm，實測垂直段水平位移最大值11.40mm，變形曲線呈收斂趨勢。周邊地面無明顯沉降現(xiàn)象，周邊建筑物及道路無明顯裂縫，地下管網(wǎng)運行正常。監(jiān)測結(jié)果表明該支護體系安全可靠，達到預(yù)期設(shè)計目的。

3） 變形的監(jiān)測及分析，采用支撐梁內(nèi)埋設(shè)應(yīng)變片監(jiān)測支撐梁內(nèi)力。

夏季溫度較高時內(nèi)力出現(xiàn)異常，但均在支撐梁軸力設(shè)計值范圍內(nèi)。內(nèi)支撐體系安全可靠，達到預(yù)期設(shè)計目的。

表3 支撐梁內(nèi)力監(jiān)測數(shù)據(jù)

7 點評

1） 大型內(nèi)支撐體系在合肥地區(qū)首次使用，經(jīng)濟合理，安全可靠，為解決安徽地區(qū)地下水豐富、土層條件差、空間狹小且周邊環(huán)境復(fù)雜的超大超深基坑設(shè)計累了工程經(jīng)驗；2）基坑設(shè)計時中風(fēng)化基巖采用巖體力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)較為經(jīng)濟合理；3） 內(nèi)支撐剛度采用協(xié)同計算結(jié)果較為合理；4） 基坑監(jiān)測是控制基坑安全的重要手段，是實現(xiàn)信息化施工的關(guān)鍵。