涂智溢

（浙江數(shù)智交院科技股份有限公司，杭州310030）

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概述

本工程（樞紐地塊）總占地面積為5.3×104m2。樞紐地塊項(xiàng)目共擬建5幢建筑物，分別為4層客運(yùn)中心、5層辦公樓、26層酒店式公寓、4層旅游集散中心、24層星級酒店。場地整體設(shè)2層地下室，地下室面積43 104.67 m2。基坑邊線地面高程47.31～50.59 m，開挖深度9～11.6 m。

基坑邊北側(cè)距東方明珠苑小區(qū)42 m；東側(cè)距東升北區(qū)住宅小區(qū)41 m。周邊道路主要埋設(shè)有通信管線（聯(lián)通、電信、電視）、污水管、雨水管、自來水管以及電力管線等，無其他重要管線。東側(cè)距基坑邊5 m，南側(cè)管線距基坑邊12 m，北側(cè)管線距基坑邊17 m。西側(cè)為開發(fā)地塊，地塊地下室目前正在放坡施工，2個(gè)基坑頂部間凈距大于8 m。

1.2 工程水文地質(zhì)

場地屬于甌江水系麗水盆地沖積地貌，場地原位于歐江水系好溪支流河漫灘階地地貌，地形略有起伏，總體上西南高北東低，在勘探深度范圍內(nèi)，如圖1所示。地層可劃分為①-0層素填土、⑤層砂質(zhì)粉土、⑥層卵石、⑩-2層強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、⑩-3層中風(fēng)化粉砂巖等組成。場地地下水主要為松散巖類孔隙潛水和紅層孔隙裂隙水。孔隙潛水分布于①-0層素填土至⑥層卵石中，其中⑤層砂質(zhì)粉土滲透性及富水性較好，為場地相對含水層，⑥層卵石滲透性及富水性好，為場區(qū)主要含水層；紅層孔隙裂隙水主要分布于⑩層強(qiáng)-中風(fēng)化粉砂巖中。勘察期間水位埋深1.3～6.0 m，水位高程43.02～48.56 m。地下水位年變幅為1～2 m，局部水位埋深較大的部位隨季節(jié)變化較大。工程區(qū)西側(cè)約120 m處有一條水流自北向南流的甌江（南明湖），正常水位48 m。甌江與場地具有水力聯(lián)系。

圖1 工程場地地層剖面圖

場地存在⑤層砂質(zhì)粉土，流動(dòng)性強(qiáng)，屬分散性土，易發(fā)生管涌、流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象，抽排水易引起⑤層砂質(zhì)粉土的塌陷和發(fā)生流砂，從而導(dǎo)致周邊道路及相鄰工程建筑物有可能發(fā)生地面裂縫和地面沉降，對場地周圍影響很大。同時(shí)場地距甌江較近，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，地下水位較淺，對地下室開挖和排水會(huì)產(chǎn)生較大影響，不利于工程施工。

2 圍護(hù)支護(hù)方案

2.1 圍護(hù)方案比選

圍護(hù)支護(hù)的選型不僅與水文地質(zhì)條件和環(huán)境條件有關(guān)，還與施工工期、工程造價(jià)和承包商的設(shè)備條件等有關(guān)。本項(xiàng)目結(jié)合工程水文地質(zhì)、環(huán)境及項(xiàng)目工程特點(diǎn)，選擇了地下連續(xù)墻、鉆孔咬合樁、鉆孔灌注樁及型鋼水泥土攪拌（樁）墻（Soil Mixing Wall，SMW）工法樁等圍護(hù)支護(hù)型式進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，基坑范圍內(nèi)存在⑤層砂質(zhì)粉土、⑥層卵石地層，SMW工法樁適應(yīng)性較差，基坑臨近甌江，因地下水與甌江具有水力聯(lián)系，對基坑隔墻防水要求較高。綜合考慮基坑圍護(hù)的經(jīng)濟(jì)性及周邊管線和環(huán)境的安全性，對基坑圍護(hù)采用鉆孔咬合樁方案。

2.2 支撐體系比選

明挖順作或蓋挖順作的基坑，一般需設(shè)置支撐體系，其支撐體系的選擇不僅與圍護(hù)型式有關(guān)，還與基坑周邊條件等[1]有關(guān)，針對本工程自身特點(diǎn)及周邊環(huán)境，選擇了鋼筋混凝土支撐、裝配式型鋼桁架支撐進(jìn)行比較（見表1）。

表1 2種支撐體系布置比較

本基坑周邊建筑物較密集，地下管線復(fù)雜。綜合考慮基坑安全性，為了有效減少基坑造價(jià)，縮短施工工期，鑒于本基坑深度較淺，支撐體系采用裝配或型鋼桁架支撐。

2.3 支護(hù)方案

本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級確定為一級，變形控制保護(hù)等級為二級，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型根據(jù)地質(zhì)條件、基坑深度及周邊環(huán)境等因素采用鉆孔咬合樁型式?；觾?nèi)支撐采用一道裝配式型鋼桁架支撐，支撐撐在圍檁上。圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔咬合樁參數(shù)φ1 000 mm×750 mm，葷樁樁長A類15 m、C類（基坑?xùn)|側(cè)外突轉(zhuǎn)角處）16.5 m，素樁樁長13.5 m或進(jìn)入中風(fēng)化≥1 m?？觾?nèi)電梯井局部下沉約2 m，采用1∶1放坡開挖，坡面噴射C20素混凝土厚5 cm。

經(jīng)計(jì)算，地面最大沉降量為39 mm≤0.4%H=42.4 mm。H為基坑深度，取最大值10.6 m；圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移25.85 mm≤0.3%H=31.8 mm且≤30 mm；支撐位移最大值27.8 mm，彎矩最大值2 494 kN·m，整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=3.357＞1.35，坑底抗隆起Ks=3.692≥2.200。各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

根據(jù)DB33/T 1142—2017《基坑工程裝配式型鋼組合支撐應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》相關(guān)條文[2]，其型鋼參數(shù)表僅適用支撐長度≤150 m的基坑。本基坑支撐長度166 m，規(guī)程中的相關(guān)構(gòu)件不能滿足設(shè)計(jì)需要。因此，設(shè)計(jì)采用8肢Q345b，H350 mm×350 mm×12 mm×19 mm型鋼，加強(qiáng)型筋板間距500 mm。經(jīng)驗(yàn)算，根據(jù)剖面計(jì)算，每延米軸力443 kN，軸力設(shè)計(jì)值11 197 kN；對主軸y最大彎矩My=5 443 kN·m；對主軸x最大彎矩Mx=555 kN·m，則構(gòu)件強(qiáng)度為218.9 MPa＜295 MPa，彎矩作用平面內(nèi)(繞y軸)穩(wěn)定性為251.5 MPa＜295 MPa，彎矩作用平面外(繞x軸)穩(wěn)定為273.7 MPa＜295 MPa。支撐強(qiáng)度和穩(wěn)定性均滿足安全要求。裝配式型鋼桁架支撐方案布置如圖2所示，三維計(jì)算位移如圖3所示。

圖2 裝配式型鋼桁架支撐方案布置圖

圖3 三維計(jì)算位移圖

2.4 地下水控制

基坑開挖范圍內(nèi)地表水、地下水豐富，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁，咬合樁素樁進(jìn)入了中風(fēng)化粉砂巖層1 m以下，以有效隔斷地下水的坑內(nèi)外側(cè)聯(lián)系?；觾?nèi)側(cè)按縱橫向17.2 m×15 m梅花形設(shè)置1口疏干井，共布置78口降水井，單口井控制面積約550 m2，在基坑開挖前將坑內(nèi)地下水降至坑底1 m?？油饷?0 m設(shè)置1口備用降水井兼水位觀測孔。

3 施工效果分析

施工期間嚴(yán)格遵循“先撐后挖原則”，并滿足以下施工工序：（1）施工工程樁、立柱、坑內(nèi)降水井分層分塊挖土至支撐底50 cm；（2）施工型鋼圍檁及預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐；（3）型鋼組合支撐施加預(yù)應(yīng)力后，分層分塊挖土至底板墊層底；（4）人工修土邊，設(shè)底板墊層，并設(shè)好坑底集水井；（5）挖地槽至承臺及地梁底標(biāo)高，并立即設(shè)好墊層及磚胎模；（6）設(shè)好2次圍護(hù)措施，挖坑中坑土體至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并立即設(shè)好墊層；（7）地下室基礎(chǔ)和底板傳力帶施工；（8）向上施工完成-2層頂板、傳力帶；（9）拆除預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐；（10）向上施工作業(yè)，逐步澆筑側(cè)墻、頂部；（11）回填土方至設(shè)計(jì)標(biāo)高?；邮┕ぜs210 d。

預(yù)應(yīng)力型鋼組合式支撐安裝要嚴(yán)格控制允許偏差：兩端中心線的偏心誤差＜20 mm，兩端安裝完成后的標(biāo)高差取20 mm和單個(gè)支撐長度6%中的較小值，整體撓曲度＜0.1%跨度，軸線偏差≤30 mm。在鋼支撐安裝后，土方開挖前必須施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力應(yīng)分級施加，依次為總量的30%、50%和20%[3]。

施工期間對基坑、支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)信息化施工，并根據(jù)施工現(xiàn)場監(jiān)控量測信息反饋修正設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目監(jiān)控量測主要包含圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂?shù)乃轿灰?、豎向位移；圍護(hù)樁的水平位移；立柱結(jié)構(gòu)的豎向位移和水平位移；支撐軸力和地表沉降。監(jiān)測頻率為1次/3 d。

經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移量為29.5 mm，最大變形量位于支撐下方，變形量較計(jì)算值25.85 mm；支撐最大軸力值為889 kN，地表最大沉降量為33.2 mm，支撐軸力及地表沉降均小于計(jì)算值，實(shí)測變化趨勢與計(jì)算分析基本一致；圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地表沉降均滿足規(guī)范要求。經(jīng)分析，支撐軸力值受預(yù)加力影響，當(dāng)預(yù)加力相對計(jì)算值較大時(shí)，支撐軸力監(jiān)測值較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移較??；當(dāng)預(yù)加力相對計(jì)算值較小時(shí)，支撐軸力監(jiān)測值較小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移較大；且圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形受支撐連接接頭施工質(zhì)量影響，當(dāng)接頭加工較精密、安裝較為精細(xì)時(shí)，圍護(hù)變形較小。

4 結(jié)語

以某市客運(yùn)交通樞紐項(xiàng)目基坑工程為背景，結(jié)合水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、基坑自身特點(diǎn)，對圍護(hù)體系和支撐體系進(jìn)行比較分析，確定采用咬合樁與裝配式型鋼桁架支撐的組合圍護(hù)支護(hù)體系，通過計(jì)算分析及現(xiàn)場實(shí)測，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及變形均滿足要求，基坑安全、效果良好，并得出以下結(jié)論：

1）咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于卵石地層，且具有較好的止水效果，施工便利。

2）裝配式型鋼桁架支撐具有安裝及拆除便捷的特點(diǎn)，不僅適用長條形窄形基坑，在保證構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定性及支撐體系穩(wěn)定性的前提下，也適用于支撐長度＞150 m的大跨度基坑。

3）裝配式型鋼組合支撐的支撐軸力及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量受構(gòu)件加工精密程度、安裝精度影響，工程應(yīng)用中應(yīng)嚴(yán)格控制接頭數(shù)量。