超高層深基坑支護工程設計方案論文

　　摘要:以西安某基坑工程為例，根據該工程的地質條件，闡述了具體的基坑支護方案，并總結了支護選型的創新點，指出該工程支護施工既節約了工程造價，又取得了良好的施工效果，為黃土地區基坑支護設計積累了經驗。

　　關鍵詞:基坑，支護方案，圍護結構，錨索

　　1工程概況

　　隨著國家基礎建設的加快，城市用地空間的緊張，目前深基坑工程越來越多，特別是超高層的建設帶來的超深基坑也越來越多，僅西安目前規劃或在建的超高層就超過30棟，本工程作為西北地區少數已建設完成的超高層(高度約270m)，目前基坑已回填，其深基坑支護設計為后續眾多深基坑工程提供借鑒。項目分為超高層、裙房及地下車庫，超高層地上58層，裙房地上3層，地下室均為－3層。超高層、裙房、地下車庫(地下室)采用整體開挖方式。±0．00相應絕對標高為412．40m，超高層基坑底標高－19．30m、裙房及地下車庫基坑底標高為－7．5m，－17．3m。基坑南北長167．65m，東西寬96．0m。

　　2場地巖土工程條件

　　2．1場地位置、地形與地貌本工程場地地形較平坦，地面標高介于412．08m～412．83m之間。地貌單元屬黃土塬前的一級洪積臺地。2．2地層結構及巖性描述根據鉆孔揭露，現將基坑開挖及降水影響深度范圍內地層描述如下:①層人工填土:該層由雜填土①1和素填土①2組成。該層一般厚度0．60m～3．80m，層底標高408．50m～411．90m。②層黃土狀土(粉質粘土):黃褐色，可塑，中密，稍濕。層厚3．20m～8．20m，層底標高403．05m～406．44m。③層黃土狀土(粉質粘土):褐黃～灰褐色，可塑，中密，稍濕～濕。不具濕陷性。層厚3．50m～7．80m，層底標高398．13m～400．57m。④層黃土狀土(粉質粘土):褐～紅褐色，可塑，中密，稍濕～飽和。層厚2．70m～5．40m，層底標高393．71m～396．63m。⑤層黃土狀土(粉質粘土):褐黃～黃褐色，可塑，中密，飽和。層厚7．70m～12．60m，層底標高383．03m～386．27m。2．3地下水本場地地下水分為上層滯水與潛水，上層滯水穩定水位埋深為9．20m～10．40m，潛水穩定水位埋深為16．05m～17．40m，地下水位年平均變幅約為1．5m。

　　3設計計算參數

　　計算選用的各土層物理力學指標見表1。

　　4基坑圍護結構選型

　　根據建設單位提供資料及現場踏勘情況知:場地南側、西側緊鄰市政道路，基坑底口距道路圍墻5．0m～6．0m;場地北側為后期用地，現有2層臨建，距基坑底口線約8m;場地東側緊靠正在施工的建筑物，基坑底口距建筑物地下室外墻約4．5m，東側建筑物基礎埋深12．0m，由于東側建筑物擬在2012年投入運營，屆時超高層與東側建筑物間消防環道必須保證暢通、安全使用。鑒于此，初步選用以下支護方案，具體如下。4．1基坑南、西側支護方案場地南側、西側緊鄰市政道路，基坑底口距道路圍墻5．0m～6．0m。基坑南側、西側采用下部錨拉樁，上部土釘墻的支護方案。由于上層滯水埋深9．20m～10．40m，且根據東側建筑物基坑施工情況知，上層滯水排泄不暢，在坡面產生滯水外泄，對土釘墻穩定性會產生不利影響，為避免上層滯水的影響，上部土釘墻底標高放在上層滯水水位線以上約2．0m，且道路荷載影響范圍在基坑－7m以下，綜合考慮即土釘墻支護高度7．0m，下部10．3m，采用對滯水敏感性及變形控制較小的錨拉樁體系支護。基坑南側、西側支護方案如下上部7．0m土釘墻放坡坡比1∶0．3，布置四層土釘，間排距1．5m，第一、三、四排土釘長度均為6．0m，第二排土釘長度為9．0m，土釘墻面層網筋為?6．，網筋鋪設完成后噴射C20細石混凝土厚80mm。下部采用樁徑800mm護坡樁+3層預應力錨索，護坡樁及錨索水平間距1．5m;護坡樁長21．5m(23．5m)，樁頂設置500mm×800mm冠梁，護坡樁主筋16Φ25，螺旋筋?，加勁筋，冠梁主筋12Φ18，箍筋層錨索均長25m，采用3束15．2鋼絞線，如圖1，圖2所示。4．2基坑北側支護方案基坑北端頭有寬7．2m條帶挖深7．5m，緊鄰挖深7．5m條帶部位基坑挖深17．3m，為了保證基礎施工作業面及盡量避免施工相互干擾，且保證基坑出土正常，將外坡道設置于此，此部分選用上部0m～7．5m深基坑采用土釘墻支護，并將挖深7．5m條帶延伸至基坑西邊線，下部9．8m～17．3m采用錨拉樁支護，錨拉樁與土釘墻坡腳間留出7．2m寬平臺。基坑北側支護方案如下:上部0m～7．5m深基坑采用土釘墻支護，土釘墻放坡坡比1∶0．3，最深處布置四層土釘，水平間距1．5m，豎向間距1．6m，由上至下，第一、四層土釘長度均為6．0m，第二、三層土釘長度為9．0m，土釘墻面層網筋為?6，網筋鋪設完成后噴射C20細石混凝土厚80mm。下部采用樁徑800mm護坡樁+2層～4層預應力錨索，護坡樁及錨索水平間距1．5m;護坡樁長19．5m～29．5m，樁頂設置500mm×800mm冠梁，護坡樁主筋根據錨拉樁高度不同分為14Φ25，16Φ25，20Φ25，螺旋筋?，加勁筋，冠梁主筋12Φ18，箍筋?;錨索采用3束15．2鋼絞線，長度依據錨拉樁高度不同而不同。如圖3，圖4所示給出護坡樁樁頂伸到地面斷面圖。4．3基坑東側支護方案場地東側緊靠正在施工的東側建筑物，基坑底口距東側建筑物地下室外墻約4．5m，東側建筑物基礎埋深12．0m，由于東側建筑物擬在2012年投入運營，屆時超高層與東側建筑物間消防環道必須保證暢通、安全使用。超高層與東側建筑物間消防環道恢復時，初步考慮采用框架柱體系或箱式回填處理，若采用箱式回填，由于回填土體荷載較大，對支護結構壓力較大，不利于投資控制。本次支護結構設計時假定消防環道恢復時采用框架柱體系，框架柱體系荷載暫按采用樁徑800mm護坡樁+1層預應力錨索，護坡樁及錨索水平間距1．5m;護坡樁長11．5m，樁頂設置500mm×800mm冠梁，護坡樁主筋14Φ25，螺旋筋?，加勁筋，冠梁主筋12Φ18，箍筋?;錨索長25m，采用3束15．2鋼絞線，如圖5，圖6所示。

　　5本項目支護選型分析及創新點

　　根據地勘報告，場地的土質在西安地區偏好，有較好的自立性，基坑上部采用土釘墻支護形式，對節約成本加快進度是有利的。上層滯水埋深－9．20m～－10．40m，且根據東側建筑物基坑施工情況得知，上層滯水排泄不暢，在坡面產生滯水外泄，對土釘墻穩定性會產生不利影響，因此，上部土釘墻底標高放在上層滯水水位線以上約2．0m，即土釘墻支護高度7．0m左右是合適的。在與東側建筑物相鄰一側對這個部位提出了一種全新的解決思路，可以減載，還可爭取利用空間。如果不利用該空間，可以考慮采用板樁錨拉體系，錨桿直接生根在東側建筑物的樓板和墻交接部位，利用此方向剛度大的特點，為支護結構提供可靠的錨拉力。

　　6項目意義

　　1)本項目為西北當時在建高度最高超高層項目，且目前已建成，項目為西安市重點工程，參觀、考察人員到場比較頻繁，本工程采取優化設計給建設方減少支護施工造價超過50%，對西北黃土地區超深基坑支護起到借鑒作用。2)本項目開啟了我院深基坑支護業務承攬的新局面，項目配合及工程成果深受合作方好評，為順利承接其余類似項目做出了不小的貢獻。

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