天津高银117大厦基坑工程设计与实践

翁 其 平

(华建集团上海地下空间与工程设计研究院，上海 200011)

0 引言

天津高新区软件和服务外包基地综合配套区中央商务区一期(简称天津高银117大厦项目)上部建筑由117塔楼、靠山楼及2层裙房组成，其中117塔楼建筑高度约600 m，为国内的最高建筑之一，天津市的最高建筑。

通常情况下，深大基坑工程工期通常占用大量工程总工期，业主通常对超高层塔楼的工期要求较为严苛，如何科学、合理得制定基坑支护方案，以及如何将基坑工程施工和土建施工紧密有机的结合，是本工程需要审慎考虑的重要问题。

1 工程概况

本工程上部建筑由117塔楼、靠山楼及2层裙房组成，其中117塔楼建筑高度约600 m，为国内的最高建筑之一，天津市的最高建筑；本工程整体设置4层地下室，基坑面积约9.7万m2，基坑呈矩形，南北长约365 m，东西宽约为265 m；基坑开挖深度约为18.7 m，塔楼厚板区域基坑开挖深度约25.2 m。

本项目基地南侧紧贴红线，之间最小距离处约为5.5 m，红线以外为津静公路。津静公路下埋藏有大量的市政管线，其中最近的市政管线为D1 500雨水管与基坑边的距离约为9 m；北侧与红线之间约有43 m范围的空地，红线外为一拟建项目工地。总体而言看，本次设计范围周边环境较为宽松。

1.1 工程地质概况

基坑开挖深度范围内主要以可塑～软塑的粘土及稍密～密实的粉土、粉砂层组成，场地内水文地质条件较为复杂，地表下100 m范围内主要分布有多层含水层，其中对本工程基坑施工存在影响的主要为第一潜水含水层及其下的第一承压含水层。第一浅层含水层主要为⑥1粉质粘土层以上的土体，第一承压含水层为⑦2粉砂层及⑦3粉土层。场地内土层的物理力学参数及渗透系数如表1所示。

1.2 基坑支护方案

本工程基坑分两区实施，基坑北侧靠山楼及裙楼为Ⅰ区基坑，面积约为4.1万m2；117塔楼及裙楼为Ⅱ区基坑，面积为5.6万m2；基坑施工时首先施工117塔楼所在区域的Ⅱ区基坑，待Ⅱ区地下室结构施工完成后再进行Ⅰ区基坑的施工。

基坑周边采用多梯次联合支护体系：浅层采用卸土放坡或双轴水泥土搅拌桩重力坝；深层采用“两墙合一”地下连续墙结合坑内设置两道钢筋混凝土支撑体系；塔楼区域采用落深的地下连续墙结合一道大直径旋喷锚索的基坑支护体系。

表1 土层物理力学性质指标

Ⅰ区基坑采用对撑角撑结合变桁架的支撑体系；Ⅱ区基坑采用超大直径圆环支撑体系，支撑布置完全避让了117塔楼核心筒区域。支撑平面图详见图1。

2 基坑支护设计关键技术

2.1 多梯次联合支护体系

本基坑工程采用多级梯次联合支护体系的设计方案：即东西北侧采用浅层二级放坡+深层“两墙合一”地下连续墙+二道钢筋混凝土水平支撑系统的围护型式；南侧邻近津静公路侧采用浅层重力坝，深层“两墙合一”地下连续墙结合二道钢筋混凝土水平支撑系统的围护型式。该围护型式在满足工程安全的前提下，可有效提高工程的经济性，缩短工程的建设工期。基坑典型多级梯次联合围护体系剖面图详见图2。

2.2 超大直径圆环支撑体系

本工程塔楼层数为117层，高度超过600 m，塔楼的施工工期为本工程控制工期，为减小支撑体系拆除对塔楼地下结构工期的影响，Ⅱ区采用大直径圆环支撑的平面布置形式，圆环支撑直径达188 m。目前设计的圆环支撑已完全避让了117塔楼核心筒区域，117塔楼地下结构在不拆除支撑的前提下即可向上施工，为117塔楼的施工提供了极大的便利性，大大节省了项目的总工期；采用大直径圆环支撑体系，在本基坑平面形成的无支撑面积达到50%左右，为挖运土机械化施工提供了良好的多点作业条件，同时也提供了下坑施工的可能性(见图3)。

2.3 不均衡侧压力作用状态下基坑支护结构的设计对策

本工程Ⅱ区东西两侧周边环境较为宽松，浅层坑外采用二级卸土放坡，坑外水土压力相对较小；Ⅱ区北侧为Ⅰ区基坑，在Ⅱ区基坑施工时，上述区域已开挖至第一道支撑标高，该侧坑外水土压力相较东西侧更小；Ⅱ区南侧邻近津静公路，且紧邻用地红线，该侧采用搅拌桩重力坝结合钢筋混凝土斜支撑对土体进行支护，相较其他三侧，该侧坑外未进行降水，作用于该侧地墙的水土压力最大(见图4)。

Ⅱ区基坑周边浅层支护形式的不同造成Ⅱ区支撑体系四周受到不均衡侧压力，如此大直径圆环支撑体系在不均衡力作用下受力十分复杂。本工程设计时通过大型有限元分析软件，选择合理的分析模型和边界条件，对大直径圆环支撑体系进行内力计算分析，并根据计算结果对支撑体系及围护结构进行针对性加固(见图5)。

2.4 大直径预应力锚索新技术在塔楼区的应用

本工程塔楼开挖深度为25.2 m，与普遍区域基底存在6.5 m的高差，且塔楼区域面积约1万m2，如此大面积落深区支护形式的选择对项目工期、经济性影响巨大。本工程塔楼落深区周边采用地下连续墙作为围护体，坑内采用大直径预应力锚索作为水平受力体系；塔楼落深区地下连续墙作为挡土结构的同时也作为止水帷幕使用，隔断塔楼区坑底下承压含水层，减小了基坑降水对周边环境的影响；基坑周边采用大直径预应力锚索，避免了临时立柱、临时支撑的设置及拆除，大大加快了土方开挖及塔楼基础底板施工时间。

3 工程实施效果

本工程信息化监测全面反映了基坑工程的各项变形和受力指标，其中基坑东西北侧围护结构水平位移约为20 mm，基坑南侧围护结构最大变形在50 mm 左右，坡体最大沉降约为20 mm，坑外地表沉降约为30 mm～80 mm，潜水水位最大变化不超过0.95 m。基坑工程进展过程中，基坑围护结构和支撑体系的变形和受力变化比较平缓，整个支护体系是安全的，对于周边环境的保护也是有效的。

4 结语

本工程作为当时天津地区单体面积最大的基坑，面临诸多问题与挑战，基坑支护设计采用多级梯次联合支护体系、大直径圆环支撑体系、大直径预应力锚索等一系列新思路和新工艺，确保了基坑工程安全、节省了工程造价、加快了工程施工进度。该基坑工程的成功实施，产生了良好的社会经济效益，为天津地区今后类似工程的设计提供了有力的借鉴和参考。

参考文献：

[1] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].