既有地下室旁非對稱荷載基坑單側支護的應對措施

曠翀

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海 200125）

1 引言

更新是城市永恒的主題，是城市保持活力的來源。城市發展面對新階段新形勢，必須把生態和宜居放在更加突出的位置。然而城市土地資源又嚴重短缺，導致道路建設與生態宜居之間產生矛盾。

深圳市南山區蛇口街道某地塊，三面環海，擁有得天獨厚的海景資源。該地塊原為漁業生產用地，周邊環境臟亂差，與城市新發展理念格格不入，因此，被納入城市更新規劃。為提升城市形象和濱海地區公共活動品質，提高公共配套和商業服務水平，該地塊將建設成為集商業、辦公、酒店及公寓等功能為一體的城市綜合體。為貫徹城市更新理念，打造生態宜居城市，該綜合體四周的道路設計為地下環路，道路上方地面設計為濱海休閑綠地，實現地下行車、地面行人的人車分流。本工程平面圖見圖1。

圖1 工程總平面圖

2 工程概況

2.1 綜合體基坑概況

綜合體項目總占地面積31 148 m2，計容面積176 790 m2，包括1棟約280 m的超高層辦公樓，2棟約150 m的公寓以及裙房商業。基坑南、西、北三面環海，用地紅線距海堤頂邊線32～35 m。場地現狀為某漁港公司和蛇口水產品批發市場，地勢較平坦。綜合體地下室外墻退紅線3 m，基坑支護結構內邊線距地下室外墻外邊線1.5 m。

項目設3層地下室，正負零對應的絕對標高為5.90 m，基坑底絕對標高為-11.80 m，周邊地面標高為4.10 m，基坑開挖深度為15.9 m。圍護結構采用咬合樁+內支撐支護。3棟塔樓分布于場地的3個角落，為方便塔樓施工，支撐采用3個環撐加桁架撐加若干輻射撐和角撐的形式。

2.2 地下環路基坑概況

地下環路道路橫斷面布置為0.25 m路緣帶+3.5 m車行道+3.5 m緊急停車帶+3.5 m車行道+0.25 m路緣帶=11 m，兩側結構壁厚為0.9 m，兩側各預留1m的施工空間，基坑總寬度為14.8 m，地下環路剖面見圖2。基坑底標高最低為-4.5 m，周邊地面標高為4.10 m，基坑最大開挖深度為8.6 m。圍護結構靠海一側采用0.6 m厚地下連續墻，靠綜合體一側利用已經施工的咬合樁。基坑呈長條形，支撐采用一道混凝土支撐+鋼斜撐換撐。

圖2 地下環路與綜合體地下室位置關系示意圖

3 工程地質

場地原始地貌單元為淺海海灘，地形起伏不大，原地面時常被海水淹沒。地表廣泛發育海相淤泥（淤泥質土），后經大面積填海造陸，人工堆填黏性土、砂礫和碎塊石、局部為建筑垃圾，填筑過程對場地的淤泥存在擠淤現象，原始地貌已不復存在。場地三面環海，外側為碼頭結構，現狀為市政道路。根據鉆探揭露，場地內地層自上而下依次為：第四系人工堆積層、第四系海陸交互相沉積層、第四系殘積層，下伏基巖為早白堊世燕山四期花崗巖。

土層從上至下的分布情況及其土層參數見表1。

表1 土層參數表

4 存在的問題及解決方案

4.1 存在的問題

綜合體地下室為地下3層，地下環路為地下1層，為節省造價，地下環路基坑與綜合體基坑共用圍護樁。目前，綜合體基坑正在施工中，已完成地下室底板、B2板的施工，正在進行B1板的施工。地下環路尚未開始施工，二者建設時序不一致。

建設單位為充分利用地塊規劃紅線內的面積，決定綜合體地下室地下1層范圍內僅澆筑框架柱，地下1層外墻不澆筑，待地下環路主體結構施工完成后，再鑿除綜合體與地下環路之間的圍護樁，將地下室外擴3 m至紅線邊，綜合體地下1層范圍內圍護樁與地下室之間的空隙不回填土方。而地下環路基坑需利用綜合體基坑的圍護樁，導致地下環路基坑承受非對稱荷載，形成單側支護的基坑，給地下環路的基坑設計帶來了巨大的挑戰。

4.2 解決方案

通過對最新邊界條件的梳理，提供以下4種解決方案。

1）方案一。將地下環路基坑由內支撐改為錨桿方案，在地墻上設置錨桿，取消與綜合體基坑共用圍護樁。

2）方案二。在咬合樁頂圈梁外側設置傳力帶，傳力帶支座設置在綜合體頂板外緣，將地下環路基坑的支撐荷載傳遞至綜合體地下室的頂板上，見圖3。

3）方案三。在咬合樁頂圈梁外側設置鋼斜撐，斜撐支座設置在綜合體B1板框架柱位置，將地下環路基坑的支撐荷載傳遞至綜合體地下室的框架柱上，見圖4。

圖4 方案三剖面圖

4）方案四。在綜合體基坑的咬合樁外側設置加肋板，加肋板設置企口作用在綜合體B1板外緣，通過加肋板對咬合樁進行加強，基坑支撐與加肋板對齊布置，見圖5。

圖5 方案四剖面圖

方案比選如下：

方案一，根據地勘報告，本工程場地存在較厚的淤泥地層，且距離基坑外側10～15 m存在碼頭結構。碼頭結構為底部采用鋼筋混凝土預制圓筒，內部回填砂，圓筒上部設置現澆混凝土胸墻，胸墻內部設置消浪塊和中空消浪室。采用錨桿會對碼頭結構產生破壞，因此，該方案不合適。

方案二，地下環路基坑通過傳力帶支撐于地下室頂板，經復核，支撐荷載施加在主體結構頂板后，頂板彎矩及扭矩均有所增加，原設計配筋不滿足受力要求，主體結構設計單位未同意該方案。

方案三，地下環路基坑通過鋼斜撐支撐在地下室框架柱上，導致B1層施工工期增加，后續的機電安裝配套工程也受影響，造成地下室工期延長，建設單位未同意該方案。

方案四，在咬合樁外側設置加肋板對咬合樁進行加強，加肋板在地下環路基坑開挖之前即可進行施工，工期可滿足建設單位的要求，因此，方案四定為推薦方案[2-3]。

5 推薦方案計算分析

確定最終采用的方案后，需對其計算分析，以論證其可行性。綜合體地下1層范圍內圍護樁與地下室之間的空隙不能回填土方，而地下環路基坑需利用綜合體基坑的圍護樁，從而導致咬合樁處于懸臂狀態。因此，計算時需重點關注咬合樁的受力和抗拔承載力是否滿足地下環路基坑的要求。

采用Autodesk Robot有限元分析軟件對咬合樁加肋板進行分析，建立有限元模型見圖6。

圖6 有限元計算模型圖

咬合樁軸力計算結果見圖7，彎矩計算結果見圖8。

圖7 軸力計算結果

圖8 彎矩計算結果

6 結論

通過計算表明，采用加肋板對綜合體基坑咬合樁進行加強，能有效改善咬合樁的受力狀況，避免咬合樁處于懸臂狀態，使得地下環路非對稱荷載基坑單側支護具備可實施性。地下環路基坑得以有序施工。

本文通過實際工程案例，詳述了該工程實施過程中產生的困難，通過多方案比選和論證，針對上述工程難點，創新性地提出了非對稱荷載基坑單側支護的應對措施，可為后續類似項目提供工程借鑒。