和合国际中心基坑支护工程实例

徐 辉 刘洪刚 袁伟林

(中国建筑一局总承包公司，北京 100161)

1 工程概况

和合国际中心工程位于太原市长风商务区万国汽贸城北侧，上部结构为33层和29层的两栋塔楼，分别位于基坑的西北角和东南角，地下3 层，±0.00=781.5 m(绝对标高)，室内外高差0.6 m。基坑平面尺寸约113 m×82 m，基坑开挖深度15.50 m，核心筒位置开挖深度达到20.55 m。

2 场地条件

2.1 工程及水文地质条件

场地地形基本平坦，场地不存在影响稳定性的不良地质作用和地质灾害，场地地貌单位属汾河西岸河漫滩。根据岩土工程勘察成果报告(详勘)，地下稳定水位在自然地表下6.40m～6.80 m之间(相应高程773.68 m～774.08 m)，该区域地下稳定水位位于自然地表下5.00 m左右(相对高程776.50 m)，地下水类型粉土层中为潜水，其下砂层中为承压水，水位随季节性变化，变化幅度在1.00 m左右，水流流向由西向东，主要受大气降水及侧向径流补给，场地土层情况见表1，表2。

2.2 周边环境条件概况

该基坑北侧距在建中化二建集团综合写字楼地下室边约14 m，南侧为一废弃的汽车4S一层板房，距离拟建结构边约7 m;西侧无建筑物，距离市政道路约40 m，有一条给水主干管线(自来水管)和一条支管线距基坑边5 m～7 m;东侧无建筑物与市政道路接壤，项目经理部临建房设置在本侧，距离基坑约6 m。

表1 场地土层统计表

表2 场地土层物理力学性质表

3 基坑支护设计方案

3.1 工程特点和难点

由于本工程地上属超高主楼约170 m，地下基坑开挖深度大，基坑深度约15.5 m，基坑支护、土方、降水技术的质量要求高，本工程具有以下几个明显的特点和难点:

1)场地水文地质条件复杂，潜水水位埋深浅，且承压水水头较高，需考虑降水、止水情况。

2)基坑上部土体较差，土质属于填土层，主要由建筑垃圾、生活垃圾等组成，土质较松散，上部土体支护处理措施选择较难。

3)基坑北侧距邻近建筑物较近，且邻近建筑物的预应力锚索伸入本基坑内，支护选型比较困难。

4)基坑西侧有一主水主干管线(市政主供水管)距离基坑较近，此处对变形控制非常严格，考虑到该处护坡桩、止水帷幕施工以及后期土方开挖等对基坑周边土体扰动影响该管线安全性，需对该自来水管线进行加固保护。

5)基坑为一级基坑，且开挖面积大，开挖深度大，基坑的变形控制要求较高。

3.2 基坑支护设计

根据不同的周边环境和地质条件，基坑要有针对性的采用不同的支护形式。本着安全可靠、经济合理的原则，确定了采用复合土钉墙+桩锚支护+止水帷幕支护、管井降水的综合支护方案，基坑支护平面图见图1。本基坑共分四个剖面，西侧为1—1剖面，北侧为2—2剖面，东侧为3—3剖面，南侧为4—4剖面。其中，1—1剖面，3—3剖面和4—4剖面上部5 m均采用1∶0.3放坡的复合土钉墙支护，下部采用桩锚支护形式;2—2剖面上部5 m采用1∶0.3放坡的复合土钉墙支护，下部采用双排桩加预应力锚索支护。护坡桩设计参数表如表3所示，其中，1—1剖面，2—2剖面，4—4剖面复合土钉墙参数相同，复合土钉墙参数表，锚杆参数表见表4～表9。各区段支护剖面图见图2～图5。

图1 基坑支护平面图

表3 护坡桩设计参数表

表4 复合土钉墙参数表(一)

表5 锚杆参数表(一)

表6 锚杆参数表(二)

3.3 基坑止水及降水设计

图2 基坑西侧支护剖面图

本工程地下水位于基坑底以上，因此需要采用有效的地下水控制措施，满足基础施工和边坡支护施工的安全及质量要求，同时保证基坑周边建筑物的安全。

图3 基坑北侧支护剖面图

图4 基坑东侧支护剖面图

图5 基坑南侧支护剖面图

1)基坑外侧止水。

根据该工程地质、水文情况及施工经验，基坑1—1剖面、3—3剖面和4—4剖面采用护坡桩外300 mm设置一排三轴水泥土搅拌桩的止水帷幕方式，止水帷幕外侧200 mm设置一排回灌井和观测井;2—2剖面前排支护桩外100 mm设置两排止水帷幕桩(高压旋喷桩)，前后排桩之间设置一排降水井。止水帷幕参数表见表10。

表7 复合土钉墙参数表(二)

表8 锚杆参数表(三)

表9 锚杆参数表(四)

表10 止水帷幕参数表

2)基坑内侧降水。

按基础平面几何形状，降水井布置基坑内，井距纵、横向约16.0 m。井位要避开基础梁等位置，且尽量减少与挖土作业机械相干扰，集水坑、电梯井附近降水井再相应加深。基坑四周止水帷幕外0.3 m设置观测井、回灌井，间距16 m(北侧加密至12 m)。降水井、回灌井和观测井均采用管井，井身结构及滤水管均采用混凝土滤水管，降水井、回灌井参数表见表11。

表11 降水井、回灌井参数表

4 施工中遇到的问题及解决办法

4.1 土钉墙施工

基坑上部－5 m范围内进行土钉墙施工时，发现土钉墙成孔困难。这主要是由于上部土层土质较差造成的，因此采用两排土钉加一排预应力锚索的复合土钉墙支护。第1层和第3层土钉采用钢筋土钉支护，且采用孔底压浆法;第2层土钉采用预应力锚索支护，且采用二次高压注浆法。

4.2 基坑北侧止水帷幕施工

本基坑止水帷幕采用了三轴水泥土搅拌桩，但是在基坑北侧施工止水帷幕时，发现邻近建筑物的预应力锚索伸入基坑内，由于预应力锚索抗拉强度大，若基坑北侧采用三轴水泥土搅拌桩，预应力锚索会搅拌到三轴搅拌机钻头内，会破坏三轴搅拌机的钻头，因此在结合现场实际情况下，对基坑北侧采用高压旋喷桩止水帷幕。

4.3 基坑西侧自来水管加固

本工程在基坑西侧1—1剖面复合土钉墙施工时，发现基坑西侧有一条给水主干管线(市政自来水主供水管)和一条支管线距基坑边5 m～7 m，主干管线直径约1 m左右，分支管线直径约0.5 m，主干管线在基坑西侧交叉连接，交叉点由混凝土顶背保护，该混凝土顶背紧贴基坑土钉墙内边线，自来水管平面图如图6所示。考虑该处护坡桩、止水帷幕施工以及后期土方开挖等对基坑周边土体扰动影响该管线安全性，需对该自来水管线进行加固保护，剖面图如图7所示。

图6 自来水管平面示意图

图7 自来水管线处加固剖面图

设计加固措施如下:

1)土方回填。

为减小施工过程中对该自来水管及土体扰动，从而保证该管线稳定，需先将土方回填至管线顶标高以上，再进行后序施工。回填高度选择高于管线顶700 mm，回填长度21 m，回填宽度10 m，回填高度1.6 m。土方应分层回填，并进行分层压实。

2)支护排桩、桩间锚索。

加强原支护排桩与锚索支护结构，提高相关结构参数，从而减小土体或结构水平位移和沉降，保证该自来水管线的安全性。该处支护桩(68号～79号之间，共15根)间距由原1 500 mm调整为1 200 mm，桩长22.75 m，桩顶及冠梁顶高程调整到高于自来水管线700 mm，桩顶标高 －2.85 m;该基坑原第一排锚索(68号～79号之间)长度调整为28 m，自由段10 m，锚固段18 m，锚索调整为4束，其倾角调整为25°，张拉锁定力为480 kN;原第二排锚索不变，第三排锚索(68号～79号之间)长度由原26 m调整为28 m，自由段7 m，锚固段21 m，其他参数不变。

3)止水帷幕。

止水帷幕(245号幅～262号幅)现采用双排高压旋喷桩(支护桩外侧)替代原三轴水泥土搅拌桩，并在桩间增加高压旋喷桩。支护桩外侧高压旋喷桩桩径600 mm，有效桩长25.75 m，排桩咬合300 mm，临桩咬合200 mm，帷幕宽度900mm，桩顶标高－2.85m。桩间高压旋喷桩桩径600mm，有效桩长22.75m，临桩咬合根据支护桩桩间距不同分别为200 mm或300 mm，桩顶标高－2.85 m。

5 结语

深基坑支护是一个综合性的岩土工程难题，同时也是一种实践性很强的科学，随着基坑开挖深度的增加以及土质、地下水和环境的变化，基坑支护过程中会遇到意想不到的问题。以本工程为例，基坑支护采用了复合土钉墙、桩锚支护结构、止水帷幕等多种形式，同时像基坑施工遇到的西侧自来水管加固等，复杂性不言而喻。本工程选择的支护形式，特别是基坑西侧自来水管处的加固措施，经监测，能有效的限制土体的位移和沉降，基坑处于安全范围内，可供类似的深基坑工程作为参考。

［1］ JGJ-2012，建筑基坑支护技术规程［S］.

［2］ GB 50300-2002，建筑边坡工程技术规范［S］.

［3］ GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.