软土地区深大基坑分区支护的设计分析

刘 晨，丘建金，李爱国，文建鹏

（深圳市勘察测绘院有限公司，广东 深圳 518028）

软土地区深大基坑分区支护的设计分析

刘 晨，丘建金，李爱国，文建鹏

（深圳市勘察测绘院有限公司，广东 深圳 518028）

针对红树湾物业开发项目的深大基坑，根据周边环境、支护体系受力性能及施工进度等因素，采用设置分坑桩的方式，将整个大基坑分为两个相对独立的较小基坑进行分区支护，可为类似基坑工程提供参考。

深大基坑；长边效应；分坑桩；分区开挖

随着我国经济的持续发展，地下空间的利用水平越来越高［1-2］，基坑工程的面积和深度也越来越大，从而对建设资金投入和施工进度安排的要求也越来越严格。

深圳市位于华南沿海软土地区，其土层具有抗剪强度低、含水量高等特征，在该区域进行深大基坑开挖，更需进行严谨细致地设计，方能保证其自身及周边环境的安全。

文章以深圳湾片区的红树湾物业开发项目（即深湾汇云中心项目）基坑工程为例，重点介绍了采用设置分坑桩的方式将整个深大基坑划分为相对独立的较小基坑进行分区支护，以满足对周边环境的保护要求和适应建设开发进度的安排。

1　工程概况

红树湾物业开发项目位于深圳湾南侧，东临深湾二路，南临白石四道，西临深湾一路，北临白石三道。拟建项目用地面积约5.4万m2，为兼具休闲及交通功能的大型综合体项目。

1.1周边环境

该项目基坑大致呈较不规则的四边形，支护周长约966m，基坑开挖深度为12.34～20.08m。周边环境极其复杂，西南侧地下室边线距离地铁11号线隧道边线仅4.4～6.8m，南侧（除西南侧）地下室边线紧贴9号线与11号线换乘车站，东北侧地下室边线距离地铁2号线隧道边线约12～28m，西北侧紧邻地铁2号线车站（局部位置紧邻下沉广场）。具体可见图1。

图1　基坑周边环境图

1.2建筑塔楼布局及建设开发进度

根据本项目的建筑规划，场地的西侧主要为6座住宅楼，其地下室层数为三层。场地的东侧主要为一座超高层写字楼及LOFT公寓，其地下室层数为四层。其中，场地西侧的开发进度较为急迫，完工时间预定要比东侧提前一年。

2　基坑分区支护设计

2.1分区支护设计

本基坑西侧和东侧的支护深度不同且施工进度要求不一致。为了保证两边的基坑能够相对独立的进行开挖，应在深度分界线处设置一排分坑桩，使得西侧和东侧的基坑互不影响［3］。

同时，基坑的变形具有长边效应，即基坑在开挖过程中，其长边的中点变形位移往往是最大的。本基坑北侧长边的中点，正好紧贴地铁二号线红树湾车站与盾构隧道的交界处，为最薄弱和敏感的部位。而通过设置分坑桩，可增加该区域的围护刚度，能尽量地减小地铁结构的变形位移以符合保护要求。

因此，针对本基坑的需求和特点，应在基坑三层与四层地下室交界处设置一道分坑桩，使得东侧和西侧两个相对较小的基坑能独立施工互不影响且减小地铁结构的变形。西侧基坑的内支撑根据几何形态和塔楼位置采用角撑型式，东侧基坑的内支撑根据几何形态和塔楼位置采用圆环撑型式。基坑支护结构平面布置如图2所示。

图2　基坑支护结构平面布置图

2.2分坑桩的型式

本分坑桩首先应在西侧基坑开挖时起到挡土作用，同时能够承受东侧基坑施工时所造成的不平衡内力分布，且需具有较大的刚度以能控制变形位移。结合以上因素，分坑桩采用钢筋混凝土灌注桩的型式，桩径为1.2m，间距为1.5m。

2.3分区支护施工的工况

本基坑分区施工的工况主要有：①基坑整体开挖至冠梁底并施工冠梁；②基坑整体开挖至第一道支撑底标高，西侧基坑施工第一道支撑梁；③西侧基坑开挖土方至第二道支撑底标高且施工第二道支撑梁，东侧基坑施工完毕第一道环撑；④西侧基坑开挖至坑底标高，东侧基坑开挖土方至第二道环撑底标高；⑤西侧基坑施工完毕底板，东侧基坑施工完毕第二道环撑；⑥西侧基坑施工完毕地下室负三层结构，东侧基坑土方开挖至第三道环撑底标高；⑦西侧基坑拆除第二道支撑，东侧基坑施工完毕第三道环撑；⑧西侧基坑施工完毕地下室负二层结构，东侧基坑往下开挖50%的土方；⑨西侧基坑拆除第一道支撑，东边基坑土方开挖到底；⑩西侧基坑施工地下室负一层结构，东边基坑施工完毕底板；Q11东侧基坑施工完毕地下室负四层结构，拆除第三道环撑；Q12东侧基坑施工完毕地下室负三层结构，拆除第二道环撑；Q13东侧基坑施工完毕地下室负二层结构，拆除第一道环撑；Q14东侧基坑施工完毕地下室负一层结构。

在诸工况中，对于分坑桩内力影响较大的主要为工况⑤～工况⑨，剖面图见图3～图7。

3　相关的计算分析

工况⑤～工况⑨对于分坑桩的内力影响较大，其中尤其以工况⑦和工况⑨，由于西侧基坑的支撑拆除完毕而相邻的结构楼板尚未施工，导致基坑两侧传递至分坑桩的外力极其复杂，使得分坑桩的剪力和弯矩增大，为不利工况。

为保证基坑的安全性，对不利工况进行计算分析。将分坑桩视作竖向连续梁，东侧基坑内支撑传过来的支点反力视为已知的集中力，西侧基坑底板及楼板视作支座，以此来计算分坑桩及底（楼）板的内力。

3.1不利工况一（即工况⑦）计算分析

在该工况下，东侧基坑的第三道环撑刚施工完毕土方尚未继续往下开挖，所以第三道环撑的支点反力极小，主要考虑第一道环撑和第二道环撑的支点反力，内力包络图见图8。

由于分坑桩之间的间距为1.5m以及东侧基坑支撑之间的间距约为9m，故每根分坑桩所受到的东侧基坑传递的第一道和第二道集中力分别为（3190/9）×1.5=532kN，（5196/9）×1.5=866kN。

再将西侧基坑的楼板结构与分坑桩的连接点视作支座，利用理正结构软件计算分坑桩内力（见图9）。

计算结果见图10。

由以上计算结果可知，分坑桩在该工况下所受到的最大弯矩标准值为1190kN.m。

3.2不利工况二（即工况⑨）计算分析

该工况下东侧基坑的内力包络图见图11。

每根分坑桩所受到的东侧基坑传递的第一道、第二道和第三道集中力：

再将西侧基坑的楼板结构与分坑桩的连接点视作支座，分坑桩两侧存在落差的土体视作荷载，利用理正结构软件计算分坑桩内力（见图12）。

计算结果如图13所示。

由以上计算结果可知，分坑桩在该工况下所受到的最大弯矩标准值为1584kN.m。

根据以上不利工况的计算，对D1.2m@1.5m的分坑桩采用22根HRB400的D32钢筋的配筋型式。

图3　工况五剖面示意图

图4　工况六剖面示意图

图5　工况七剖面示意图

图6　工况八剖面示意图

图7　工况九剖面示意图

图8　工况⑦内力包络图

图9　工况⑦几何尺寸及荷载标准值简图（单位mm）

图10　工况⑦选筋简图

图11　工况⑨内力包络图

图12　工况⑨几何尺寸及荷载标准值简图（单位mm）

图13　工况⑨选筋简图

4　结束语

本基坑工程于2014年12月开始施工，目前西侧基坑已基本回填完毕，而东侧基坑已接近开挖到底。根据施工现场状况的反馈，分坑桩受力状况良好，支护结构变形符合规范要求，分区支护效果良好。本工程实践证明：①在软土地区进行深大基坑的开挖，若受制于施工进度及变形要求等制约，可考虑采用分坑桩将整体大基坑分隔为相对较小的基坑进行分区支护，以方便独立施工且控制位移变形。②对于分坑桩的设计，须考虑不同工况下的内力变化，以保证安全性的要求。

［1］刘晨，张季超.基坑开挖对下方地铁隧道结构影响的分析［J］.地下空间与工程学报，2010，6（z1）.

［2］张季超，刘晨，等.广州珠江新城地下空间关键技术应用研究［J］.工程力学，2010，12（S2）.

［3］刘晨，丘建金，等.软土地区临近地铁车站的深大基坑支护设计选型分析［J］.广东土木与建筑，2016，（1）.

Design Analysis of Division Supporting for A Deep and Large Foundation Pit Nearby Subway Station in Soft Soil Area

Liu Chen，Qiu Jianijn，Li Aiguo，Wen Jianpeng
（Shenzhen Geotechnical Investigation &Surveying Institute Co.，Ltd，Gongdong Shenzhen 518028）

In view of the property development project of Hongshuwan foundation pit engineering and according to the surrounding environment， support system mechanical performance and construction schedule， a division supporting pattern used by septation pile make the whole foundation pit divide into two relatively small and independent foundation pit， which can plays an important role in establishing relevant influence evaluation standard.

deep and large foundation pit；long side effect；septation pile；partitioning excavation

TV551.4

A

1671-3818（2016）09-0033-04

刘晨（1985-），男，江西南昌人，硕士研究生，注册土木工程师（岩土），从事岩土工程的设计和研究。