利用缓冲区解决相邻深基坑同步开挖技术难题

中国建筑第八工程局天津分公司 天津 300452

1 工程概况

天津滨海高新区中央商务区双子塔B塔楼基坑面积约14 300 m2，周长504 m，场地自然地坪标高为-0.95 m，地库区基坑底标高为-19.60 m，开挖深度为18.65 m；塔楼区基坑底标高为20.80 m，开挖深度19.85 m，局部加深区开挖深度达到25.30 m。与其相邻的中央商务区二期会展中心项目建筑高度为28.35 m，基坑普遍开挖深度为18.70 m，局部加深区开挖深度19.20 m。所设缓冲区基坑总面积约为3 200 m2，基坑宽度为30 m，总延长273 m，基坑开挖深度为18.70 m。双子塔B塔楼缓冲区开挖平面如图1所示。

图1 缓冲区开挖平面示意

2 缓冲区的特点及难点

1）双子塔B塔楼缓冲区基坑开挖深度为18.70 m，属于深基坑工程。

2）场地浅层分布有③2、③3、④、⑤2等多层渗透性较强的粉土或粉砂层，与粉质黏土层交替分布，尤其是③1、⑤1粉质黏土层厚度变化较大，③1及⑤1层在基坑场地内局部区域缺少，浅层粉土、粉砂层之间存在一定的水力联系。复杂的水文地质条件是本基坑工程施工必须重点考虑并给予妥善处理的问题之一。

3）双子塔B塔楼缓冲区项目基坑北侧为津静公路，西侧为在建会展中心基坑，东侧为在建双子塔B塔楼项目基坑。基坑围护设计和施工中须做好对道路和市政管线的保护工作，将沉降控制在允许范围内。

4）本基坑在会展中心项目基础底板完成之后进行土方开挖施工，在此工况下，如何处理好3个基坑之间的水平力可靠传递也是本基坑支护设计必须重点考虑的问题之一。

3 主要技术要点

3.1 缓冲区基坑围护

3.1.1 缓冲区周边围护

双子塔B塔楼缓冲区基坑工程采用厚1 000 mm“二墙合一”地下连续墙加φ1 250 mm@1 450 mm钻孔灌注排桩临时隔断加2道钢筋混凝土圆环支撑作为缓冲区的实施方案。双子塔缓冲区域基坑围护已随双子塔B塔楼基坑围护施工完毕。

本工程普遍区域开挖深度为18.70 m，地下连续墙厚1 000 mm，插入基底以下16 m，基坑围护结构剖面如图2所示。

3.1.2 水平支撑体系

双子塔B塔楼缓冲区基坑采用对撑角撑结合边桁架支撑体系。基坑竖向设置2道水平钢筋混凝土支撑系统。

图2 地下连续墙围护结构剖面示意

为减小支撑施工阶段对周边环境的影响，在地下连续墙顶部设置独立的压顶圈梁，在第1道支撑施工前形成整体受力体系，同时为了保证基坑西侧会展中心项目基坑第1道支撑的整体受力体系不受影响，故本工程主撑杆件均与西侧会展中心项目基坑第1道支撑主撑杆件相对应，以确保本工程项目基坑实施过程中西侧会展中心项目基坑支撑整体受力不受影响[1,2]。

3.1.3 竖向支撑系统

双子塔B塔楼缓冲区基坑采用临时钢立柱及柱下立柱桩作为水平支撑系统的竖向支承构件。临时钢立柱采用由4根160 mm×16 mm 等边角钢和缀板焊接而成的角钢格构柱，其截面尺寸为460 mm×460 mm，钢材材质为Q345B，立柱插入作为立柱桩的钻孔灌注桩中。双子塔B塔楼缓冲区项目基坑立柱桩拟采用φ800 mm的钻孔灌注桩，立柱桩桩长约为26.00 m，钢格构立柱在穿越底板的范围内需设置止水片。

3.2 双子塔B塔楼缓冲区与相邻基坑水平力传递措施

根据工期进度计划，缓冲区在会展中心项目基础底板完成之后进行开挖施工，在此工况条件下，处理好双子塔B塔楼先行施工区域、缓冲区及会展中心基坑之间的水平力可靠传递的问题尤为重要。

在此工况条件下须重点关注3个基坑之间的水平力的可靠传递，故对本基坑开挖施工工况设置有以下几点限制要求：

1）开挖本基坑第1层土方限制条件：待双子塔B塔楼施工出±0.00 m层，及会展中心区域基础底板全部形成并达到设计强度的80%后，方可进行双子塔B塔楼缓冲区第1层土方开挖。

2）开挖本基坑第2层土方限制条件：待会展中心地下2层结构楼板及换撑全部形成并达到设计强度的80%后，方可进行双子塔B塔楼缓冲区第2层土方开挖。

3）开挖本基坑第3层土方限制条件：待会展中心地下1层结构楼板及换撑全部形成并达到设计强度的80%后，方可进行双子塔B塔楼缓冲区第3层土方开挖[3]。

4 基坑风险源应对措施及实施效果

4.1 基坑风险源应对措施

针对基坑工程可能出现的风险，制订如下技术应对措施：

1）现场施工造成围护结构和支撑体系的受力不均衡是不可避免的。如现场出现局部位置的受力或变形较大的情况，可根据现场的监测报告，认真分析原因，及时调整施工进度和施工工况。

2）制订完善的降水方案，对淤泥质土层确保有足够的降水时间，以确保将淤泥质土层疏干。

3）地下连续墙接缝采用高压旋喷桩进行止水，止水性能相对较可靠。

4）基坑施工前在基坑外布设承压水观测井，并在坑内布设备用降压井，基坑施工过程中对承压水位进行持续观测，当承压水头埋深超过临界状态时及时开启降压井，降低承压水水头，防止出现承压水突涌现象。

5）在基坑施工过程中，对基坑变形进行持续观测。

6）基坑开挖过程中应尽量分层均匀卸荷，避免在整个基坑内出现较大的高差，以防止土体隆沉位移差较大。

7）在基坑挖土过程中，在立柱周边对称掏空，防止只在立柱单侧挖土或留土，使立柱承受单侧土压力的侧推力作用，影响立柱稳定性。

8）严格按照设计要求布设坑边施工荷载，将坑边施工荷载控制在允许范围内，防止给基坑带来安全隐患。

9）现场备有完善排水设施，确保暴雨季节最大降雨量下排水的及时有效性，防止坑内积水，影响基坑安全。

10）现场出现的各种情况需及时通报有关各方，相关各方及时协商，将基坑工程的风险降低到最小程度，顺利完成工程施工[4]。

4.2 实施效果

双子塔B塔楼缓冲区基坑在施工过程中，未出现围护结构和支撑体系局部变形、基坑渗漏、突涌、变形等风险问题，节约了施工工期，为类似工程提供了宝贵的经验。