新型组合支撑体系在市区复杂环境深基坑中的应用

单灿灿

(安徽省城建设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230051)

1 工程概况

该工程位于老城区主干道交口，场地东侧与南侧为城市主干道；东南角为四牌楼过街通道；北侧、西侧分布有多栋高层及多层建筑，距离地下室外墙均在一倍开挖深度之内。该项目地上31层、地下2层，地下一层层高6.5 m，地下二层层高5.6 m；拟建场地南高北低，高低差为2.8 m，基坑开挖深度10.8～13.2 m。

本工程地质条件较为复杂，第四纪地貌型态属南淝河一级阶地地貌单元，场地土自上而下分布有：①杂填土,厚2.10～5.40 m；②黏土,厚1.70～5.00 m；③粉质黏土,厚0.60～4.90 m；④1粉土夹粉细砂,厚4.30～9.30 m；④2粉土(粉质黏土)夹粉细砂,厚2.50～6.60m；⑤1强风化泥质砂岩,厚1.70～3.90 m；⑤2中风化泥质砂岩。本工程地下水丰富，主要为上层滞水和层间水，其中上层滞水分布在①层杂填土，层间水分布在④1、④2层，在⑤1、⑤2层泥质砂岩中埋藏有少量裂隙水。基坑开挖面落在④1粉土夹粉细砂层，围护桩桩端落在④2粉土夹粉细砂层底部，高压旋喷止水帷幕落在⑤2中风化泥质砂岩，端部进入岩面0.1 m。

2 本工程项目特点及主要工程问题

本工程位于市核心城区，为老城区的交通枢纽，具有很高的社会关注度，周边环境保护要求极高，须严格控制基坑变形。本工程为拆迁后重建工程，场地内分布有废弃人防坑道、大量的老旧建筑基础及管线，对支护结构和止水帷幕施工造成较大的影响。本工程场地地质条件复杂，填土较厚，地下水丰富，广泛分布的粉土夹粉细砂层为含水层，透水性较强，与古河道相连，且与南淝河具有一定的水力联系，地下水的控制问题为本工程的重点和难点。 拟建地下室紧邻用地红线，如何为基坑和地下室的施工提供必要的施工场地为本工程基坑设计的重点和难点。

3 设计方案

3.1 地下水控制

根据本工程勘察及地下水专项调查，拟建场地地下水类型包括上层滞水、第四系孔隙水及基岩裂隙水，④1、④2层粉土夹粉细砂渗透性较强，且含水层与古河道相连，水量较大。基岩裂隙水分布于⑤1层及⑤2层上部风化带中，具一定承压性，承压水水头为3～5 m。对本次基坑工程开挖有较大影响的主要为④1、④2层中的层间水以及填土中的上层滞水。根据上述地下水调查结论，本工程地下水控制采取了桩后全封闭高压旋喷止水帷幕，坑内疏干方案，既有效地保护了周边环境，也为本工程主楼及支护的人工挖孔桩成孔施工创造了安全的作业条件。

3.2 支护方案选型

由于本工程周边环境复杂，根据计算须设置两层支撑。因B2层层高较高，B2顶板位于第二层支撑上方，如在底板传力带浇筑后拆除二层支撑，则换撑工况围护桩变形过大；如在B2顶板及传力板浇筑后拆除二层支撑，可有效控制变形，但会造成外墙大量留洞，给后期拆撑和结构施工带来很大难度，且影响外墙防水。面对此难题，经多次方案比选，通过对支护结构的协同分析，使两层支点刚度在围护结构上合理分配，最终采用了首层混凝土水平支撑(刚性)+二层钢格构斜抛撑(半刚性)新型组合支撑体系，典型剖面如图1所示。

图1 基坑支护典型剖面图

格构式截面可实现底板和外墙钢筋穿越支撑杆件，且通过在支撑上设止水钢板，解决了结构留洞和防水问题。与传统两层刚性混凝土水平支撑方案相比，组合支撑体系既能有效控制变形，又能为土方开挖和结构施工提供开敞的作业空间，显著节约造价，缩短工期。

3.3 施工图及实施工程中动态设计修改

根据建设单位工期安排，施工图设计时考虑整个地块同时开挖，为更好地给施工单位提供施工作业场地，我们利用钢筋混凝土支撑面设置了行车栈桥，不仅能行驶机械车辆，提供了材料临时堆场和加工场地，提高了施工效率，而且栈桥板的大刚度也对基坑阳角进行了加强，能更好地控制变形。唯一出土口设置在华都宾馆东侧，基坑西南角，出土顺序为自西北区向东南区，即西北区先开挖到底。为了便于坡道收口，该角撑设计时采取了新颖的结构布置，在角撑桁架中设置了两道栈桥梁，铺设钢板后即可作为长臂挖机的作业平台，大大提高了坡道收口的施工效率。东侧、南侧邻近市政道路段及西侧邻近已有建筑段，为防止填土失水引起的周边管网、地坪和围墙的开裂，在基坑开挖前超前采用两排压密注浆加固填土层。具体平面如图2、图3所示。

图2 内支撑平面布置图

图3 斜抛撑平面布置图

工程实施工程中，因建设单位工期安排调整，为确保主楼工程形象进度，对设计方案做出调整，分两期施工。具体方法为：在西北区和东南区之间设置一排分隔桩和止水帷幕，将基坑分隔为两块，先进行东南区基坑的开挖和主体结构施工，东北区暂不施工，将其作为东南区基坑和主体结构的施工场地。待东南区主体结构负二层施工完毕且拆除支撑后再进行西北区基坑的施工。此方案将不规则的基坑分隔为两个方形基坑，规避了两个阳角的不利平面效应，基坑支护的安全性得到提高。其次，利用两块基坑的错开施工相互提供了施工场地，取消了成本较大的坑内栈桥。具体平面布置如图4、图5所示。

图4 基坑支护平面布置图一(一次施工区域)

图5 基坑支护平面布置图二(一次施工区域)

4 结 论

根据变形监测结果，本工程基坑开挖及使用过程中坡顶冠梁最大累计水平位移值仅为23 mm，周边建筑最大累计沉降量为9 mm，水平位移及沉降均在规范控制值范围之内，周边建筑及路面均未出现明显可见裂缝，确保了城市主干道和周边建筑物的安全，保护了老城区的地下水环境，产生了良好的社会效益。