武汉王家墩商务区基坑坑中坑设计治理措施

2012-06-29汤捷蔡涛张威刘艳敏

城市勘测 2012年4期

汤捷，蔡涛，张威，刘艳敏

(1.武汉王家墩中央商务区建设投资股份有限公司，湖北武汉 430022;2.武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022)

1 引言

随着城市高层建筑的不断崛起，地下空间的开发利用，各种不同应用类型的基坑工程不断涌现，其受到应用功能、建筑形式、周边环境的影响，逐渐呈现出深、大、紧、近的工程特点。应建筑一体化的要求，坑中坑的出现就成了必然结果。它的存在不仅为维护结构设计、施工增加了难度，同时也为基坑稳定性控制增加了风险与成本，由于坑中坑处理措施不当，导致主体结构工程桩位移、基坑维护体变形、垮塌的基坑工程事故屡见不鲜［1］。为了避免重大工程事故，采取切实可行的支护措施，同时降低工程成本，本文对王家墩商务区基坑工程坑中坑围护体的设计治理方法进行了总结与分析，对其使用条件与效用进行了评价。

2 影响坑中坑稳定性因素

基坑工程往往具有很强的区域性、个别性。作为一个系统工程，它不仅涉及土体稳定、变形等岩土工程性质，渗流、降水等水理、力学性质，而且涉及结构选型、结构稳定性等结构工程问题，同时，又具有极强的时间、空间效应。而坑中坑的出现，往往使得基坑开挖深度局部剧增，外坑形成的应力场二次重分布，土体稳定性受到威胁;同时，被动区土体压力增加，作用于围护体结构应力增加，结构稳定性受到威胁。局部开挖揭露砂层或者砂土互层时也会受到地下承压含水层水的威胁。而坑中坑相对平面位置与深度则是制约其土体、结构稳定性的关键因素［2］。

武汉市王家墩商务开发区域位于长江一级阶地［3］。坑中坑影响范围内多出露有承载力较低的软弱土层(多为淤泥质土)、粉砂与粉土互层、砂层，开挖深度涵盖1 m～6.5 m。建筑期内，受建筑主体设计条件限制，坑中坑围护体的设计常要滞后于主体基坑。

3 坑中坑围护体系设计选型分析

坑中坑围护体系的设计作为实现工程技术经济性至关重要的一环，应根据工程地质与水文地质条件、环境条件、施工条件以及基坑使用要求与基坑规模等设计条件，通过技术与经济性比较确定。

目前，常被坑中坑选用的设计支护方法有放坡、重力式挡土墙、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、复合土钉墙、钻孔灌注桩及其组合体系等。合理选用支护方法是坑中坑设计的重要环节，根据武汉王家墩商务区基坑支护效用，对各支护方法进行总结分析，定性评价见表1［4］。

坑中坑支护方法定性分析表［5］表1

续表1

基坑工程的支护型式多样，常需根据周边环境、水文、地质条件、开挖深度、基坑特点以及经济、技术因素，综合评价、选取支护型式，或采取多梯次组合支护体系。

4 坑中坑支护方法应用工程实例

本文以武汉王家墩商务区武汉中心项目为例，来探讨各支护方法的选择及其应用效用。

4.1 武汉王家墩商务区武汉中心项目概况

武汉中心项目位于武汉王家墩商务区商务中路以南，是武汉市标志性建筑。大基坑面积约2.9万m2，塔楼坑中坑面积约为3 800 m2，塔楼核心筒电梯井、集水井坑中坑面积约为 120 m2［6］。

4.2 支护方法选型

塔楼区域坑中坑主要集中在主坑西南角部，其相对普遍裙楼区域开挖深度为1.2 m，坑中坑边距离主坑距离最小处约为22 m，按照1∶1放坡进行处理，同时结合中深管井降水;对于局部土质较差区域，在坡体表面加打短钢筋的抗滑措施。

电梯井、集水井坑中坑布置较为分散，其所在区域出露地层主要为(4－2)粉细砂，北侧及东侧相对开挖深度为1.4 m～1.8 m，坑边相对于塔楼坑中坑较近，坑外主体结构工程桩布置较为密集，放坡支护受到限制，故设计采用高压旋喷桩重力式挡墙为主要的支护方案。墙宽2.6 m，高6 m(见图1、图2)。

中部电梯井坑中坑相对开挖深度为6.5 m，局部已揭露砂层，存在承压水的问题，设计采用桩撑支护，排桩外侧结合高压旋喷桩帷幕止水，坑底采用高压旋喷桩封底处理(见图1、图3)。

图1 武汉中心项目坑中坑支护平面布置图

图2 武汉中心项目坑中坑高压旋喷桩重力式挡墙(HJK段)典型支护剖面图

图3 武汉中心项目坑中坑排桩加内支撑、高压旋喷桩封底加固典型剖面图

4.2 各支护方法效用评价

武汉王家墩商务区武汉中心项目坑中坑支护型式多样，周边环境复杂。

支护期间对外坑、内坑及主要支护结构、周边结构构筑物均进行了变形监测。监测结果显示，坑内降水对于坑中坑的稳定起到了有利的作用，放坡支护结构结合降水作用效果良好，是一种经济、简约的临时支护结构。在施工期间，外坑施工使得内坑稳定性受到了一定影响。坑中坑稳定性与其平面位置及其与外坑的关系制约了支护型式的选择。基坑变形、稳定性主要受到了降雨、周边环境等因素影响。现有支护型式的选择对于坑中坑的支护效果显著，施工期间，坑中坑未发生明显的开裂、变形，边坡变形亦控制在规范允许范围内。