某展覽館基坑支護結構與地下主體結構相結合的案例分析

劉鵬慧，王強，楊明

某展覽館基坑支護結構與地下主體結構相結合的案例分析

劉鵬慧，王強，楊明

（四川省地質工程勘察院集團有限公司，成都 610072）

在當今城市建設快速發展和有效國土地下空間的大背景下，基坑支護結構和地下室主體結構相結合的設計方式越來越得到人們的青睞，本文正是運用這種先進的設計理念，結合工程實際，在充分研究已有基坑支護結構和主體結構相結合的案例基礎上，通過分析場地地層特征，周邊環境、上部結構特征以及未來規劃的基礎上，探討了某大型展覽館基坑支護設計和主體結構相結合的模式，提出了設計方案。

基坑設計；地下空間；主體結構；抗滑樁；可持續發展

城市建設的快速發展，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結構（劉國彬等，2009）。臨時圍護體工程費用巨大，廢棄在地下，浪費大量建筑材料，為后續工程留下了嚴重隱患。將基坑支護結構和主體結構相結合，施工期間利用地下結構外墻或地下結構的梁、板、柱兼作基坑的支護結構,不設置或僅設置部分臨時圍護體系,能減少浪費,能更有效地控制基坑變形,技術、社會經濟效益較為顯著（王建華等，2011）。本例基坑設計采用支護結構與主體結構相結合方式，采用抗滑樁、排樁+錨索對基坑進行支護，有效節約投資成本，為后續地下交通通道建設預留足夠空間，實現了前述目標（王衛東等，2012-2013）。

1 工程概況

1.1 工程概況

擬建工程規劃用地面積11638.72㎡，規劃建筑面積35819.22㎡。建筑層數3層，設2層地下室，結構為鋼結構，采用挖孔樁基礎（部分筏板基礎）。基坑深度-11.15m。

1.2 場地地質條件

現場鉆探揭露地層為人工堆積（Q4ml）素填土，中更新統冰水堆積（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%。該層場地內普遍分布。

粘土②：灰黃色、褐黃色，稍濕，硬塑—堅硬，含少量鐵錳質氧化物條斑及鈣質結核，該層在場地內均有分布。厚度4.30～11.50m。

粉土③1：灰黃色，密實，稍濕～濕，含少量鐵錳質氧化物條斑及鈣質結核，底部含少量細砂，該層在場地內局部地方分布，厚度0.40～2.60m。

粉土③2：灰黃色，密實，濕，含少量鐵錳質氧化條斑及鈣質結核，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，結構松散。成份以長石、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：場地均有分布，卵石含量占60%～75%，母巖成分為灰巖、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砂、中砂。根據野外鉆探取芯鑒定及超重型動力觸探測試成果，將卵石層分為：松散、稍密、中密、密實四個亞層。

場地內主要土體物理力學參數如表1。

2 基坑周邊環境及參數確定

2.1 基坑周邊環境

基坑北側、東側和南側臨城市道路，西側為已建建筑，周邊三條道路標高544.0m左右(高差不超過0.2m)，基坑支護設計地面標高取544.0m。

2.2 建筑基礎設計

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

2.3 支護方案參數確定

本基坑支護分臨時性支護和永久性支護。根據規劃，基坑南東側為下沉廣場，考慮未來地下通道建設，該段采用永久支護。

基坑安全等級為一級，重要性系數1.1，臨時性支護使用期限不超過1.5年，永久性支護使用年限同建筑使用年限。

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

根據設計要求，永久支護地段基坑周邊荷載設計標準值15KN/m2。我院設計時，將基坑周邊荷載設計值換算成2.0m厚土柱計算，荷載寬度取10.0m。永久段參數取值見表2，表中未列參數取表1。

表1 基坑設計參數取值

3 基坑支護方案

根據對場地周圍環境和場內工程地質資料分析，采用相關軟件計算，結合地區工程實踐，臨時性基坑支護采用懸臂樁（旋挖樁）和排樁 +錨索支護方案；永久性支護采用懸臂抗滑樁（人工挖孔樁）和雙排懸臂樁支護方案；降水采用坑內明排。

詳細勘察資料顯示：下覆卵石含直徑大于20cm漂石，為驗證機械旋挖成孔可能性，在基坑支護設計前，現場進行一根樁機械旋控成孔試樁，試樁樁徑1.2m，成孔深度18.5m，表明場地臨時護壁樁采用機械旋挖成孔可行。

經多種形式支護結構綜合比較，基坑支護設計布置215根護壁樁。

3.1 永久性支護

永久性支護段護壁樁有人工挖孔樁方形抗滑樁和機械成孔旋挖雙排樁兩種形式。抗滑樁間采用擋土板連接。根據基坑開挖深度和地質條件的不同，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段開挖邊線建筑設計要求布置構造柱（圖1）。

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

C型：173#，樁長13.8m，尺寸 2.5m（高）×2.5m（寬），間距4.0m。雙排樁156#-166#，樁長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 臨時性支護

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

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

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

58#-67#，長11.3m，樁徑1.2m，間距2.3m。

BC段： 68#-89#，長9.9m，樁徑1.3m，間距2.3m。

90#-96#和98#：長13.3m，樁徑1.3m，間距2.3m。

DE段 ： 121#-155#，長17.55m，樁徑1.2m，間距2.3m。設二排錨索，第一排長22.5m，采用2束7股A15.2鋼絞線;第二排長16.5m，采用3束7股A15.2鋼絞線。

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

4 技術要求

4.1 護壁樁與冠梁（連梁）

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

（2）樁長和樁徑不小于設計值；

（3）永久性支護段按《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008)控制樁中心偏差和垂直度偏差；

（4）臨時性支護段樁中心偏差不大于20cm，垂直度偏差滿足《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008)要求；

圖1 A樁型布置剖面圖

（5）人工挖孔樁施工時，護壁強度達80%后方能拆模，隨時保持孔內通風；

（6）護壁樁主筋采用對焊鏈接。冠梁（連梁）鋼筋采用對焊或搭接焊接，單面搭接長度5d(d：鋼筋直徑)，雙面搭接長10d。同一截面結頭數量不大于50%；

（7）同根樁砼必須連續澆筑。

4.2 錨索

（1）錨索采用七股直徑15.2mm高強度預應力鋼絞線，極限強度標準值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，注漿體強度不小于20MPa，材料為純水泥漿，水泥標號42.5，水灰比0.5～0.55，注漿壓力1.0～2.0MPa；

（4）錨固體強度達到設計值75%后進行張拉鎖定，錨索張拉應采用整體鎖定；張拉鎖定值150～400KN。

4.3 樁間支護

（1）樁間護壁采用噴射砼，強度C20，平均厚度不小于60cm；

（2）樁間護壁植筋從冠梁底40cm開始；

（3）錨噴支護和樁間護壁設置泄水孔，采用直徑30cmPVC管，植入土層5cm以上，樁間護壁泄水孔豎向間距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壁施工時預埋筋相連，預埋筋位置須準確。

５ 結論

基坑支護樁與地下主體結構相結合永久支護體系由地下室主體結構、基坑支護樁以及兩者之間支撐構件組成，支護樁作為主體結構一部分永久發揮作用，并可實現預應力錨索的回收，具有較好經濟、環境效益（李連祥，2017）。

本例采用抗滑樁作為永久支護結構，簡化施工工序，提高施工效率，為后續地下空間充分利用創造了條件，節省了建設投資，避免了資源浪費。

劉占博，任金明等．2021. 地下單體構筑物與深基坑支護一體化結果發展趨勢[J]. 建筑結構. 51（增）.

王建華，左新明．2011. 深基坑支護結構與主體結構相結合的方式與特點[J].地質裝備，12（6）.

王衛東，等. 2013．基坑支護結構與主體結構相結合關鍵技術[J]. 建筑工程.

王衛東，沈建．2012. 基坑圍護排樁與地下室外墻相結合的“樁墻合一”的設計與分析[J]. 巖土工程學報，34（增）：303-308.

李連祥，李先軍．2017. 支護樁與地下主體結構相結合的永久支護結構建筑科學與工程學報[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，高級工程師，主要從事巖土工程、地質災害、水文地質等方面的工作

楊明（1982— ），男，四川珙縣人，高級工程師，長期從事水文地質工程地質及巖土工程勘察工作