现有道路与待建建筑冲突位置深基坑支护工程设计与施工

武 杰，戴 超，武雄飞，张兴志，苏 川，黄和飞，廖 鸿，陈金伟，王 丹

（中建三局集团有限公司成都分公司，四川 成都 610041）

1 工程概况

重庆来福士广场项目位于朝天门与解放碑之间，总占地面积为91 782m2，总建筑面积约1 134 264m2，共8栋塔楼。其中T5塔楼东北角位于现有长滨路上，长滨路作为现场施工道路和重庆市规划馆车辆进出道路，地下室施工阶段不能进行挖除。为保证长滨路正常通行和T5塔楼顺利施工，对长滨路部分区域挖除，并采取支护措施。

2 基坑特点

1）T5塔楼与长滨路冲突区域约占路面宽度1／3，长滨路路面高度约12．5m，两侧分别为长滨支路和项目基坑，长滨路在地下室施工完成前需作为现场施工道路和重庆市规划馆车辆进出道路，不能全部挖除。

2）T5塔楼施工时还需进行塔楼坑中坑开挖，开挖深度约6m，最终开挖深度达18．5m。

3）长滨路范围内自上而下土层分别为杂填土、砂卵石、泥岩，杂填土厚约20m，砂卵石厚约5m。

4）现有长滨路靠近基坑一侧支护形式为二阶混凝土挡板，长滨路靠长滨支路一侧现有支护形式为锚杆肋板格架护坡，锚杆长度6．8m。

5）地下室施工期间长滨路作为施工道路，所受荷载较大，且受力条件复杂。

6）本工程邻近长江，地下水与长江水联系密切，常年洪水位在180．000m，已高于本工程坑底，支护设计时需考虑较高地下水位。

T5塔楼周边环境及标高情况如图1所示。

图1 T5塔楼与长滨路关系

3 工程地质及水文概况

本工程±0．000m绝对标高为228．400m，长滨路路堤路面平均高程192．500m，路堤高度范围内为路堤施工时回填压实的杂填土，路堤下部为场地原始土体，地貌单元属于长江冲积二级阶地。土层厚度大，基岩面高程157．500～165．000m，下伏基岩裂隙不发育，岩体较完整，地下水主要为松散土层孔隙水，受大气降水和地表水补给，与长江（库）水联系密切，连通性好，水量大，地下水位与长江（库）水位基本一致。据钻孔地下水位观测资料，地下水水位受长江水涨落影响明显，当江水涨落时地下水水位亦随之升降。

4 深基坑支护方案选择

本工程为场地受限区域较深基坑，为保证T5塔楼区域基坑顺利开挖和长滨路施工阶段正常使用，需严格控制基坑变形，要求支护结构具有一定刚度。

1）由于本工程开挖深度较大，单排悬臂桩支护结构要求锚入深，配筋多，变形大，无法满足基坑安全要求，双排桩成本造价太高。

2）为控制排桩结构变形，可采用排桩+锚杆支护方式。但本基坑位于长滨路，长滨路开挖后剩余部分存在锚杆，若再打入锚杆，很可能破坏原有长滨路支护锚杆，因此不能采用。

3）排桩+内支撑支护结构是控制边坡侧向变形的最有效手段之一。本工程施工平面规则，可在两短边处设置角撑，保证T5塔楼具有施工面。内支撑结构平面刚度大，结构变形小，可有效保证基坑安全。根据基坑平面尺寸，可采用钢筋混凝土支撑或型钢支撑。钢筋混凝土支撑受力条件好，可靠性及安全性高，但拆除困难；型钢内支撑安装拆卸方便，施工周期短。

综合考虑安全、工期、成本要求，设计计算时，地下水位考虑为+185．000m，采用钻孔灌注桩与3道钢筋混凝土角撑相结合的支护形式，达到保证基坑安全的目的。

5 基坑支护方案优化

5.1 二阶平台处支护结构优化

长滨路开挖面尺寸约为35m×15m，二阶平台宽度约4m，标高187．000m，如只对二阶平台区域外的长滨路设置角撑，角撑角度按照45°进行设计，长度方向上将约有13m处于悬臂桩支护状态，无法满足基坑安全要求。因此，将二阶平台支护桩接长，作为角撑支撑角点，稍微调整角撑角度，保证长度方向上悬臂桩支护区段小于8m。二阶平台支护桩后面补打1根灌注桩，桩顶之间通过钢筋混凝土斜梁进行连接，控制二阶平台悬空桩侧向位移。

5.2 角撑数量优化

本工程T5塔楼只有一角在支护平面内，塔楼坑中坑开挖深度为6m，开挖后长滨路支护深度达18．5m，由于上部荷载较大且复杂，初步支护设计3道角撑，但支护结构南侧距离坑中坑开挖区域距离较远，支护高度可不考虑坑中坑开挖高度，支护结构南侧可减少1道内支撑。

5.3 支护桩布置

由于长滨路下部还有后期需要施工的工程桩，布置支护桩时尽可能错开下部工程桩，将支护桩布置在工程桩桩位之间，避免影响后期工程桩施工。

综合以上分析，由于本工程平面较规则（35m×15m），采用混凝土角撑体系，可方便土方开挖，第2道土方开挖完成后即可进行T5塔楼坑中坑施工。角撑主杆与辅杆采用不同截面，更为经济。主杆与辅杆采用三角形空间刚架结构进行连接，可协调变形并提高整体刚度。

6 支护结构设计

6.1 支护桩设计

支护桩各段设计参数如表1所示，支护平面布置如图2所示。

表1 支护桩各段设计参数

表2 各道钢筋混凝土角撑设计参数

支护桩有效桩顶标高为-36．700m，嵌入冠梁0．1m，二阶平台处第二排桩桩顶标高为-41．400m，桩型为φ1 000mm＠1 600mm。支护桩桩身主筋应沿桩周均匀布置，主筋采用HRB400级钢筋，箍筋HPB300φ10＠200，加强筋HRB400φ22＠2000，主筋与主筋连接采用机械连接接头，桩身混凝土强度等级为C30。

图2 T5塔楼长滨路支护结构平面布置

6.2 混凝土角撑设计

各道钢筋混凝土角撑设计参数如表2所示。

第1道钢筋混凝土角撑主杆兼做冠梁，钢筋混凝土角撑混凝土采用C30，每道角撑混凝土浇筑7d后才可进行下部土方开挖。

6.3 钢筋混凝土斜梁设计

斜梁截面尺寸为1 000mm×800mm，主筋为18φ25，斜梁两端同二阶平台处高低双排桩桩顶连接，二阶平台处斜梁布置如图3所示。

图3 二阶平台处斜梁布置

6.4 立柱结构设计

支撑下设置钢筋混凝土灌注桩与钢格构柱组合的立柱。立柱下部采用直径为1 000mm的钻孔灌注桩，桩顶标高为-47．850m，混凝土强度等级为C30，桩长18m。桩身主筋为20φ18，箍筋 φ8＠200，加强筋 φ16＠2 000。

立柱上部为460mm×460mm钢格构柱，四肢采用└160×16，缀板采用-440×300×10，间距710mm。

7 降水设计

根据现场情况，本工程侧壁存在上层滞水和地下承压水威胁。需采取有效止水措施隔断上部滞水流入坑内。在长江汛期，下部承压水水头较高，T5塔楼坑中坑开挖后存在承压水突涌的危险，需对地下水进行处理以保障T5塔楼结构的施工安全。

结合以往施工经验，基坑上层滞水采用布置排水沟、集水坑进行排水，坑壁采用挂网喷射100mm厚C20混凝土作封闭处理，钢筋网为 φ8＠200×200，按2m间距埋设泄水管。

对于影响本工程的孔隙潜水，为保证工程桩开挖及基础施工的顺利进行，地下水治理拟采用坑周侧向连续抽水深井降水帷幕的方法（见图4）。

8 施工技术

8.1 施工顺序

测量放线→支护桩、立柱桩、降水井施工→开挖土方至-36．900m→施工第1道水平支撑→开挖土方至-42．300m，网喷混凝土→施工第2道水平支撑→开挖土方至-47．850m，网喷混凝土→施工第3道水平支撑。

8.2 钻孔挡土桩施工

钻孔灌注桩作为挡土桩使用，施工时需注意：①桩孔施工应跳隔循环施工，以避免已灌注的桩身混凝土受到破坏；②桩孔垂直度要求要比工程桩更严，一般不大于0．5%L（L为桩长）。否则，同一编组最后1根桩难以施工到位，影响质量。

8.3 深井降水帷幕施工

本工程采用旋挖钻机钻孔，埋设井管至设计位置后回填滤料，洗井后进行抽水。

8.4 封口梁、水平支撑施工

1）挡土桩顶封口梁及第1层（上层）椭圆水平支撑先行施工。工艺流程：定位放线→模板工程→钢筋工程→混凝土工程。对拱圈与封口梁、角撑、立柱等交汇节点处，均应采取加强措施，确保安全。

2）根据先支撑后开挖原则，当土方开挖至支撑底标高时，停止挖土作业，按第1道水平支撑施工方法施工第2道（下层）水平支撑。

图4 降水井结构

8.5 长滨路土方开挖施工要求

1）土方必须先撑后挖。

2）在长滨路、坑底设置排水沟，做好基坑排水。

3）控制T5塔楼区域长滨路堆载、通行车辆载重及车速。

4）严禁超挖，开挖至距离坑底20cm时改为人工开挖。开挖过程中严禁施工机械碰撞支撑立柱。

9 施工监测

本边坡支护安全等级为一级，为确保施工期间结构及道路的稳定和安全，结合现场地质条件、护坡类型、施工方法等特点，确定监测项目。由于影响基坑工程安全的不确定因素较多，故需采取信息化施工，对基坑施工全过程进行监测。

1）根据埋设于挡土桩顶封口梁上10个位移观测点监测，挡土桩向基坑内侧方向最大水平位移S＝34mm≤40mm，满足一级安全等级的支护要求。

2）经支撑预埋钢筋应力计测定，水平支撑构件均处于受压状态，压应力不大。

3）开挖基坑底部未出现土体变形与隆起。

4）基坑开挖作业自2015年6月开始至2017年3月结束，累计约20个月，基坑区域未发现异常情况，周围建（构）筑物使用正常。

10 技术经济效果

1）本工程采用钻孔挡土桩、坑周侧向连续抽水深井降水帷幕和斜向水平支撑的支护结构体系，技术先进，安全适用，经济合理。

2）水平支撑结构受力佳，空间大，有利于地下室施工，可为类似深基坑施工提供有益经验。

重庆来福士广场项目T5塔楼与长滨路重合区域采用排桩和钢筋混凝土内支撑体系，安全经济地控制了基坑变形，保证了T5塔楼的顺利施工和剩余长滨路正常使用。

参考文献：

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［2］邹永祥．复杂环境下深基坑支护方案优选研究［J］．城市住宅，201724（2）：101-104．

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