華南地區超高商業綜合體地下結構施工技術研究

錢 宏 潘 峰 徐大為

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

華南地區佛山市海駿達項目位于順德區容桂街道振華社區桂洲大道中以南，教育路以西，由多棟高層住宅樓和商業樓（裙樓）、辦公樓組成，包括超高層辦公樓及酒店1棟/46層、高級寫字樓2棟/22層、住宅樓6棟/31～33層，商業裙樓4層，地下室3層（圖1）。

圖1 佛山海駿達效果圖和單體平面布置示意

海駿達項目總建筑面積超過510 000 m2，是佛山市標志性的城市綜合體項目。其建筑單體高度達到200 m，地下室建筑面積約180 000 m2，地下深度超過20 m。根據勘察資料，主要水文地質情況為：-22.66～-16.5 m段為全風化花崗片麻巖，褐黃色，原巖結構構造基本破壞，巖芯堅硬土柱狀，手捏易散，浸水易軟化，崩解。靜止水位1.00 m，主要為地表水和潛水，據目前揭露情況看，基坑內的水較豐富，土層透水性較強。

2 工程難點及特點

1）復雜地質條件下的地基處理：現場地質條件復雜，存在孤石、溶洞、局部場地淤泥層深厚等問題，在施工準備階段，利用超前鉆技術進行地質勘探，對溶洞進行注漿處理，采用液壓膨脹破碎機對孤石進行膨脹爆破，局部淤泥層深厚場地采用素混凝土進行置換形成復合地基。

2）超大超深基坑圍護施工：本工程基坑面積超60 000 m2，最深處達22 m，屬超深、超大基坑，基坑圍護采用支護及內外支撐的形式確保基坑穩定性及施工便利，同時在坑中坑的施工過程中，須重點考慮上下坑關鍵工序的銜接，增加合理的圍護措施以保證過渡段受力的完整性及連續性；同時針對現場分區施工，根據各上部單體開發施工先后的不同，合理安排施工順序，解決基坑內挖土、結構、樁基等各階段共存的施工困難。

3）深基坑換撐與地下結構施工：本工程汽車坡道等地下建筑內部空間缺失水平樓板結構，存在無法起到水平換撐傳力作用的問題，須在地下結構施工階段考慮設置臨時傳力結構。

3 主要施工關鍵技術

3.1 復雜地質條件下的樁基及地基處理技術

項目現場地質條件復雜，存在孤石、溶洞、局部場地淤泥層深厚等情況，樁基及抗拔錨桿施工前，利用樁位鉆探勘察技術進行地質勘探，同時采用溶洞注漿處理、液壓膨脹破碎技術對地基進行加固處理，以保證后續施工工序的順利進行[1-4]。

3.1.1 樁位鉆探勘察技術

巖溶地區樁位鉆探勘察技術是工程勘察中的一個重要階段，其鉆探所獲取的地層資料、鉆進過程中的異常現象、所取巖芯的裂隙溶蝕發育特征以及試驗抗壓強度值等資料對樁基施工有重要的指導作用。首先，根據樁位鉆探勘察資料，確定終孔條件以及樁長并繪制剖面圖，通過分析溶洞發育趨勢和情況，提出合理的施工工序。為了減少對相鄰樁的施工擾動，優先施工溶洞區域的復雜樁孔；然后，配制優質泥漿并采用鋼護筒護壁；在系統分析溶洞埋深、大小、填充物、連通性以及有無地下暗浜的基礎上，采取專用措施防止坍孔，為土層注漿處理做好準備工作。

3.1.2 溶洞地質注漿處理施工技術

項目部采用袖閥管注漿施工。袖閥管注漿法使用的注漿工具為“袖閥管”，袖閥管為內徑50 mm、一次性使用的塑料管，由兩部分組成，注漿段為帶射漿孔的花管，注漿段以上為實管。花管每隔33 cm（即每米3組）鉆1組（6～8個孔）射漿孔，射漿孔呈梅花形布設，其外為長5～8 cm的橡皮袖閥包裹。在土質松軟部位采用壓密注漿，使得土體加固，保證其穩定性。具體注漿施工流程為：施工準備→布置鉆孔→邊界勘探→漿孔施工→澆筑套殼→下袖閥管→固管止漿→施工注漿→漿孔封孔→施工完成。

3.1.3 液壓膨脹爆破施工技術

在樁基施工前，必須對場地土層內的孤石、傾斜巖層進行爆破清除。我們現場采取了液壓式靜態破碎技術。與其他方法相比較，其優勢在于破碎巖石或混凝土時不會產生壓力波，達到減少振動、噪聲和粉塵的效果，而且操作簡便，特別是對破碎體積小、要求短時間內完成的項目非常適用。影響膨脹壓力的主要因素有環境溫度、水灰比、孔徑、填充密實度等。

液壓膨脹爆破施工的主要流程為：確定開挖步驟→巖體調查→靜爆設計→鉆孔→選擇靜爆劑→裝藥充填→脹裂→二次破碎→清理→檢查斷面。其中，還應注重以下關鍵內容：

1）由于普通靜爆劑水化速度慢，水化反應24 h后才能接近最大膨脹壓力，無法滿足爆破要求，故現場采用了K系列快速靜爆劑，可加速靜爆劑的水化反應。

2）為使各類炮眼在脹裂時能有更多自由面，以提高脹裂效果，各類炮眼在脹裂順序上應存在一個時間差。為此，在前排一定范圍內可以同時裝藥，后面每排依次推遲0.5 h后裝藥破碎，以取得較好的破碎效果。

3）靜態爆破裝藥需基本填滿炮孔。根據空孔總長計算，并隨孔徑、孔距而異。

通過采取以上有效措施對現場土質情況進行預處理，解決了原場地承載力不足、樁基施工困難的問題，同時現場按照后澆帶以及上部結構情況進行分區施工，合理安排施工順序，解決了基坑內挖土、結構、樁基等各階段共存的施工困難，為現場施工帶來了極大的便利。

3.2 基坑圍護優化及施工技術

本工程基坑支護采用3種支護形式，北面及南面采用樁＋腰梁錨索，東面及西面采用樁＋超前鋼管樁＋鋼花管土釘，東北面汽車坡道處采用樁＋內支撐形式。海駿達廣場主塔樓核心區坑中坑區域水文地質情況復雜，相對整個基礎底板的開挖深度較深，基礎支模高度大，基礎施工時，周邊混凝土澆筑量大，對電梯井基礎模板系統的剛度、抗側壓力及上浮力要求高（圖2）。

圖2 基坑圍護形式及坑中坑位置示意

通過對圍護方案進行研究分析，制定了切實可行的優化方案。海駿達塔樓核心筒位置承臺和相鄰集水井，最大挖深較深，達5.7 m，支護形式采用φ108 mm@300 mm單排微型鋼管樁；設置1道C30混凝土頂梁（冠梁），冠梁錨入φ20 mm鋼筋與打入土中的鋼管連接，坑頂距冠梁邊4.8 m范圍內鋪設鋼筋網片，此區域內墊層加厚至120 mm；腰梁采用12a#槽鋼，于坑頂向下2.3 m處設置1道，并于內襯掛鋼筋網噴C20，厚100 mm水泥砂漿止水；拉桿采用φ20 mm@1 500 mm三級鋼設置1道，拉桿與腰梁焊接。對于深坑轉角薄弱部位，加鋼筋混凝土斜撐及加強板，待承臺底板及集水井底板澆筑后拆除。

3.3 地下結構施工及換撐施工技術

針對本工程汽車坡道處地下建筑內部空間缺失水平樓板結構，無法起到水平換撐傳力作用的問題，現場采取了增設臨時結構，形成臨時傳力帶，待結構補缺完成再進行相應部位拆除及回填的措施（圖3）。

圖3 地下結構換撐示意

換撐結構包括與原有結構梁板連接的臨時梁板、連接在臨時梁板與支護樁之間的剛性支撐件、支撐于外墻與支護樁之間的混凝土板，以及設置于外墻與支護樁之間的填料層等。應先在地下建筑混凝土底板與支護樁之間澆筑施工混凝土板一，進行底面支撐，再自下而上逐層施工混凝土板二、混凝土板三及新增臨時梁板，并在臨時梁板與混凝土板之間架設剛性支撐件，使得混凝土板與相鄰的剛性支撐件位于同一水平面上，從而將外側土壓力通過混凝土板、外墻、剛性支撐件及臨時梁板，傳遞至原有結構梁板上，實現土壓力的有效傳遞，從而保證地下建筑結構的穩定性。隨著梁板的逐層澆筑施工，在外墻與支護樁之間逐層施工擋土墻，并在外墻與支護樁之間回填填料層，形成傳力板帶，既起到了傳遞外側土壓力的作用，又進一步提高地下建筑的安全性。該換撐方法可靠性高、靈活性強，新增臨時梁板為地下建筑施工提供了工作面，減少了資源的一次性投入，縮短了施工工期，同時保證了施工質量，提高了經濟效益。

4 結語

本文針對佛山超大型城市綜合體——佛山海駿達項目地下結構施工階段遇到的溶洞地質、多圍護體系與結構施工等關鍵難題，研究了樁位鉆探勘察技術、溶洞地質注漿處理施工技術、液壓膨脹爆破施工技術、多圍護體系施工技術與結構換撐施工技術等，特別是不同結構特性的溶洞處理技術，對于處理后的地基原位變形控制還需后續開展進一步的研究。通過對該項目超深基坑施工的研究總結，可為今后華南地區類似超高層及深基坑的施工提供參考。