西安某超高层深基坑支护工程设计方案探讨

熊　昌

(机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安　710043)



西安某超高层深基坑支护工程设计方案探讨

熊昌

(机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安710043)

以西安某基坑工程为例，根据该工程的地质条件，阐述了具体的基坑支护方案，并总结了支护选型的创新点，指出该工程支护施工既节约了工程造价，又取得了良好的施工效果，为黄土地区基坑支护设计积累了经验。

基坑，支护方案，围护结构，锚索

1　工程概况

随着国家基础建设的加快，城市用地空间的紧张，目前深基坑工程越来越多，特别是超高层的建设带来的超深基坑也越来越多，仅西安目前规划或在建的超高层就超过30栋，本工程作为西北地区少数已建设完成的超高层(高度约270 m)，目前基坑已回填，其深基坑支护设计为后续众多深基坑工程提供借鉴。

项目分为超高层、裙房及地下车库，超高层地上58层，裙房地上3层，地下室均为-3层。超高层、裙房、地下车库(地下室)采用整体开挖方式。±0.00相应绝对标高为412.40 m，超高层基坑底标高-19.30 m、裙房及地下车库基坑底标高为-7.5 m，-17.3 m。基坑南北长167.65 m，东西宽96.0 m。

2　场地岩土工程条件

2.1场地位置、地形与地貌

本工程场地地形较平坦，地面标高介于412.08 m～412.83 m之间。地貌单元属黄土塬前的一级洪积台地。

2.2地层结构及岩性描述

根据钻孔揭露，现将基坑开挖及降水影响深度范围内地层描述如下：

①层人工填土：该层由杂填土①1和素填土①2组成。该层一般厚度0.60 m～3.80 m，层底标高408.50 m～411.90 m。

②层黄土状土(粉质粘土)：黄褐色，可塑，中密，稍湿。层厚3.20 m～8.20 m，层底标高403.05 m～406.44 m。

③层黄土状土(粉质粘土)：褐黄～灰褐色，可塑，中密，稍湿～湿。不具湿陷性。层厚3.50 m～7.80 m，层底标高398.13 m～400.57 m。

④层黄土状土(粉质粘土)：褐～红褐色，可塑，中密，稍湿～饱和。层厚2.70 m～5.40 m，层底标高393.71 m～396.63 m。

⑤层黄土状土(粉质粘土)：褐黄～黄褐色，可塑，中密，饱和。层厚7.70 m～12.60 m，层底标高383.03 m～386.27 m。

2.3地下水

本场地地下水分为上层滞水与潜水，上层滞水稳定水位埋深为9.20 m～10.40 m，潜水稳定水位埋深为16.05 m～17.40 m，地下水位年平均变幅约为1.5 m。

3　设计计算参数

计算选用的各土层物理力学指标见表1。

表1　各土层物理力学指标

4　基坑围护结构选型

根据建设单位提供资料及现场踏勘情况知：场地南侧、西侧紧邻市政道路，基坑底口距道路围墙5.0 m～6.0 m；场地北侧为后期用地，现有2层临建，距基坑底口线约8 m；场地东侧紧靠正在施工的建筑物，基坑底口距建筑物地下室外墙约4.5 m，东侧建筑物基础埋深12.0 m，由于东侧建筑物拟在2012年投入运营，届时超高层与东侧建筑物间消防环道必须保证畅通、安全使用。鉴于此，初步选用以下支护方案，具体如下。

4.1基坑南、西侧支护方案

场地南侧、西侧紧邻市政道路，基坑底口距道路围墙5.0 m～6.0 m。基坑南侧、西侧采用下部锚拉桩，上部土钉墙的支护方案。由于上层滞水埋深9.20 m～10.40 m，且根据东侧建筑物基坑施工情况知，上层滞水排泄不畅，在坡面产生滞水外泄，对土钉墙稳定性会产生不利影响，为避免上层滞水的影响，上部土钉墙底标高放在上层滞水水位线以上约2.0 m，且道路荷载影响范围在基坑-7 m以下，综合考虑即土钉墙支护高度7.0 m，下部10.3 m，采用对滞水敏感性及变形控制较小的锚拉桩体系支护。基坑南侧、西侧支护方案如下：

上部7.0 m土钉墙放坡坡比1∶0.3，布置四层土钉，间排距1.5 m，第一、三、四排土钉长度均为6.0 m，第二排土钉长度为9.0 m，土钉墙面层网筋为φ6.5@200，网筋铺设完成后喷射C20细石混凝土厚80 mm。

下部采用桩径800 mm护坡桩+3层预应力锚索，护坡桩及锚索水平间距1.5 m；护坡桩长21.5 m(23.5 m)，桩顶设置500 mm×800 mm冠梁，护坡桩主筋16Φ25，螺旋筋φ8@150，加劲筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ18，箍筋φ8@200；3层锚索均长25 m，采用3束15.2钢绞线，如图1，图2所示。

4.2基坑北侧支护方案

基坑北端头有宽7.2 m条带挖深7.5 m，紧邻挖深7.5 m条带部位基坑挖深17.3 m，为了保证基础施工作业面及尽量避免施工相互干扰，且保证基坑出土正常，将外坡道设置于此，此部分选用上部0 m～7.5 m深基坑采用土钉墙支护，并将挖深7.5 m条带延伸至基坑西边线，下部9.8 m～17.3 m采用锚拉桩支护，锚拉桩与土钉墙坡脚间留出7.2 m宽平台。基坑北侧支护方案如下：

上部0 m～7.5 m深基坑采用土钉墙支护，土钉墙放坡坡比1∶0.3，最深处布置四层土钉，水平间距1.5 m，竖向间距1.6 m，由上至下，第一、四层土钉长度均为6.0 m，第二、三层土钉长度为9.0 m，土钉墙面层网筋为φ6.5@200，网筋铺设完成后喷射C20细石混凝土厚80 mm。

下部采用桩径800 mm护坡桩+2层～4层预应力锚索，护坡桩及锚索水平间距1.5 m；护坡桩长19.5 m～29.5 m，桩顶设置500 mm×800 mm冠梁，护坡桩主筋根据锚拉桩高度不同分为14Φ25，16Φ25，20Φ25，螺旋筋φ8@150，加劲筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ18，箍筋φ8@200；锚索采用3束15.2钢绞线，长度依据锚拉桩高度不同而不同。如图3，图4所示给出护坡桩桩顶伸到地面断面图。

4.3基坑东侧支护方案

场地东侧紧靠正在施工的东侧建筑物，基坑底口距东侧建筑物地下室外墙约4.5 m，东侧建筑物基础埋深12.0 m，由于东侧建筑物拟在2012年投入运营，届时超高层与东侧建筑物间消防环道必须保证畅通、安全使用。

超高层与东侧建筑物间消防环道恢复时，初步考虑采用框架柱体系或箱式回填处理，若采用箱式回填，由于回填土体荷载较大，对支护结构压力较大，不利于投资控制。本次支护结构设计时假定消防环道恢复时采用框架柱体系，框架柱体系荷载暂按150 kPa考虑，如消防环道恢复体系确定后，荷重大于此假定荷重应反馈设计，以便进行稳定性复核及方案调整。东侧建筑物与超高层基底高差5.3 m,初步选用锚拉桩支护，根据勘察报告提供地层物理力学指标，通过基坑边坡整体稳定性计算，基坑东侧支护方案如下。

采用桩径800 mm护坡桩+1层预应力锚索，护坡桩及锚索水平间距1.5 m；护坡桩长11.5 m，桩顶设置500 mm×800 mm冠梁，护坡桩主筋14Φ25，螺旋筋φ8@150，加劲筋Φ14@2 000，冠梁主筋12Φ18，箍筋φ8@200；锚索长25 m，采用3束15.2钢绞线,如图5，图6所示。

5　本项目支护选型分析及创新点

根据地勘报告，场地的土质在西安地区偏好，有较好的自立性，基坑上部采用土钉墙支护形式，对节约成本加快进度是有利的。

上层滞水埋深-9.20 m～-10.40 m，且根据东侧建筑物基坑施工情况得知，上层滞水排泄不畅，在坡面产生滞水外泄，对土钉墙稳定性会产生不利影响，因此，上部土钉墙底标高放在上层滞水水位线以上约2.0 m，即土钉墙支护高度7.0 m左右是合适的。

在与东侧建筑物相邻一侧对这个部位提出了一种全新的解决思路，可以减载，还可争取利用空间。如果不利用该空间，可以考虑采用板桩锚拉体系，锚杆直接生根在东侧建筑物的楼板和墙交接部位，利用此方向刚度大的特点，为支护结构提供可靠的锚拉力。

6　项目意义

1)本项目为西北当时在建高度最高超高层项目，且目前已建成，项目为西安市重点工程，参观、考察人员到场比较频繁，本工程采取优化设计给建设方减少支护施工造价超过50%，对西北黄土地区超深基坑支护起到借鉴作用。

2)本项目开启了我院深基坑支护业务承揽的新局面，项目配合及工程成果深受合作方好评，为顺利承接其余类似项目做出了不小的贡献。

On design scheme for ultra-high-rise deep foundation pit projects in Xi’an

Xiong Chang

(ChinaJikanResearchInstituteofEngineeringInvestigationandDesignCo.,Ltd,Xi’an710043,China)

Taking some foundation pit project in Xi’an as the example, the paper illustrates the foundation pit support scheme according to the geological conditions in the project, sums up the innovation of the support type selection, points out the support construction saves the engineering cost and achieves better construction effect, so as to provide some reference for the foundation pit support design in loess areas.

foundation pit, support scheme, enclosure structure, anchor cable

1009-6825(2016)23-0080-03

2016-06-09

熊昌(1984- )，男，硕士，工程师

TU463

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