北京环球影城项目基坑支护设计创新

2019-05-25聂艳侠马书杰刘卫未史江川谢志成

城市建筑空间 2019年11期

关键词：支护桩大酒店主题公园

聂艳侠，马书杰，刘卫未，史江川，谢志成

（中建一局集团建设发展有限公司，北京100102）

0 引言

近十年来，国内主题公园建设快速崛起，并呈现“井喷式”发展态势。相关统计数据显示，截至目前国内主题公园数量逾2 000家，其中国内投资在5 000万元以上的有300家左右，主题公园发展迎来“黄金时代”。

1 工程概况

北京环球影城主题公园及度假区项目位于北京市通州区文化旅游区，六环路与京哈高速交界处（施园桥）西北角。本工程为国际大型主题公园类项目，是全球第六个、亚洲第三个、中国第一个环球主题公园，占地面积400hm2，是全球规模最大的环球主题公园（见图1）。

图1 北京环球主题公园效果

中建一局集团建设发展有限公司承接713水世界和环球大酒店的基坑支护设计工作（见图2）。与以往工程不同的是，设计服务从履约阶段提前至方案策划阶段，实现从根据实际条件进行设计方案选择到根据优选方案反推设计条件的转变。

图2 713水世界及环球大酒店位置

2 场地岩土工程条件

2.1 基坑周边环境

713水世界园区与环球大酒店均位于环球影城主题公园地块内，场地空旷，包括表演区（表演水池、后勤水池、平衡水池）与观演区两部分（见图3），观演区CFG地基处理先于表演区基坑开挖施工。

环球大酒店基坑北侧紧邻地块红线，基坑西北侧管廊及市政管线正在施工，规划101、102行政楼尚未施工（见图4）。

图4 环球大酒店平面

2.2 场地工程地质条件

按地层沉积年代、成因类型，将土层划分为人工堆积层、新近沉积层及第四纪沉积层三大类。

第1层为人工堆积层，主要以粉质黏土素填土、黏质粉土素填土和房渣土为主，人工堆积层成分杂乱，工程性质差，由于受原有民房、工业厂房的建设、拆除等人类活动影响，其分布范围、土质成分及埋深情况差异性均较大。

第2层为新近沉积层，岩性以黏质粉土、粉质黏土、砂质粉土为主，局部为黏土、重粉质黏土及粉砂、细砂层。

第3～5大层为第四纪沉积土层，除上部分布有厚度不大的黏性土、粉土层（局部夹砂层）外，下部地层以砂类土为主，整体呈现较为稳定的由黏性土、粉土至砂土的沉积旋回。

各土层的进一步划分及相关参数如表1所示。

表1 基坑支护设计参数

2.3 场地水文地质条件

拟建713水世界场区于钻孔中实测到2层地下水，如表2所示。拟建环球大酒店场区实测到3层地下水，如表3所示。拟建场区各层地下水水质对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具有微腐蚀性。

表2 713水世界场区地下水情况

表3 环球大酒店场区地下水情况

3 基坑支护设计

713水世界基坑开挖深度最大为6.34m。平衡水池及表演水池与观演区分界处支护剖面采用双排桩支护形式，其他区域采用自然放坡支护形式，后期机电管线施工区域采用二级放坡。

环球大酒店基坑开挖深度最大为6.05m。基坑北侧靠近已建地下管廊、市政管线，采取悬臂桩支护，支护桩桩径800mm，桩间距1.5m。除结构高低跨和开挖深度小于2m区域采取自然放坡支护外，其他区域采用土钉墙支护。

地下水在基坑坑底以下，因此降水以明排为主。坡面内设置导流管，基坑坡脚位置设置排水沟和集水井。

根据基坑周边环境及基坑开挖深度，支护桩支护段基坑安全等级取二级，重要性系数为1.0；土钉墙及放坡支护段基坑安全等级取三级，重要性系数为0.9。

3.1 基坑特点分析

1）环球大酒店基坑超大环球大酒店工程基坑周长为1 198.74m，基坑面积21 740.8m2；而713水世界园区基坑周长402.12m，基坑面积3 263.73m2。环球大酒店基坑面积约为713水世界园区基坑面积的7倍。

2）标高变化多根据使用功能的不同，基底标高变化多，基坑开挖深度不等，支护设计剖面多。环球大酒店工程包括1.75，3.80，3.90，4.30，4.60，4.95，5.05，5.10，5.25，5.55，6.05m共11个不同开挖深度；713水世界工程包1.74，2.10，3.30，4.40，4.60，5.40，6.34m共7个开挖深度。除对各剖面进行基坑支护设计外，不同剖面交界处施工的便利性、连续性也是需要重点考虑的问题。

3）人工填土层厚度大场地前期进行土方填垫工作，将原有杂填土和建筑垃圾等清挖、处理、回填、压实，并根据设计标高将场地垫高。因此场地内分布较厚的人工填土层，土层物理力学性质受填垫施工质量的影响较大。

4）场地大部分区域需进行CFG桩复合地基处理由于场地内填土层较厚，基底所在位置的老土层不能满足地基承载力需要，需对环球大酒店的中心塔楼、东侧塔楼、西侧塔楼、东翼塔楼、西翼塔楼及713水世界的观演区进行CFG桩复合地基处理。基坑支护设计阶段需考虑CFG桩复合地基与基坑开挖的施工先后顺序。

3.2 支护结构设计亮点

1）设计服务前置本工程与其他工程的显著差别是方案策划阶段即插入基坑支护设计策划，实现从根据实际条件进行设计方案选择到根据优选方案反推设计条件的转变。

在方案策划过程中从施工可行性、成本等角度提出合理化建议，并掌握施工策划最新信息，及时进行调整。

2）双排桩兼作CFG桩复合地基实现“一桩两用”713水世界观演区CFG先于基坑施工，且CFG桩紧邻基坑边线，没有支护桩施工空间，因此考虑在原CFG桩位置设置支护桩，支护桩兼作CFG桩，一桩两用。CFG桩设计桩径400mm，桩间距1.2m，利用靠近基坑侧两排CFG桩作为基坑支护双排桩，支护桩桩径扩大为600mm，桩顶设置冠梁和连梁，14m范围内设置钢筋笼以满足基坑稳定性等受力要求，桩长同CFG桩设计桩长以满足地基处理需要。

支护桩兼作CFG复合地基会造成地基刚度差异。为消除因连梁及拉结梁的存在而对拟建结构基础底板可能造成的剪切或冲切影响，在支护体系顶部设置应力消散褥垫层，宽度为拉结梁外扩20～40cm，厚度为30～60cm，增加褥垫层厚度对于调节地基刚度差证实有效。

3）综合考虑施工部署对支护方案的影响基坑支护设计不能脱离施工，在设计阶段充分考虑后期施工部署，以确定最优设计方案。

环球大酒店基坑在设计阶段考虑塔式起重机布置，对于紧邻坑边的塔式起重机降低其基础标高。基坑北侧市政管廊在设计策划阶段处于开挖施工状态，对于基坑支护施工时管廊的不同状态提出多种方案。

713水世界有多条机电管线，为避免二次开挖，在管线标高位置留设放坡平台，结构施工完成回填至放坡平台时先进行管线施工，待管线施工完成后再回填至地面标高，避免重复开挖。

4）考虑体量对成本的影响环球大酒店工程基坑面积约为713水世界的7倍，二者基坑开挖深度相近，若环球大酒店和713水世界一样大面积采取放坡开挖，土方开挖、回填量极大，成本和工期都远超预期。因此在保证安全的前提下，环球大酒店工程主要采用土钉墙支护形式。