东怡金融广场深基坑支护设计案例分析

吴怀生

（中佳勘察设计有限公司，河北 石家庄 050000）

1 工程简介

合肥东怡金融广场是一座商用办公楼综合体，分为A、B 楼、裙房及地下室，主体建筑A 座为24 层，B 座48 层，裙房1～4 层，主楼框剪结构，裙房框架结构，建筑高度最高为190m，总建筑面积为198710m2。地下停车库3 层，框架结构，±0.00=13.50m（吴淞高程），-1 层结构标高-6.00m，-2 层结构标高-9.90m，-3 层结构标高-15.25m。主楼筏板基础，裙楼及地下室独立基础。基坑平面尺寸为126.10m×95.75m，基坑周长433.8m，基坑开挖深度为15.65～18.35m，基坑侧壁安全等级为一级。

2 工程地质条件及水文地质条件

2.1 工程地质条件

场地地形平整，地面标高13.00m（吴淞高程） 左右，地貌型态属四里河河漫滩～一级阶地地貌单元。

根据安徽省建设工程勘察设计院提供的《东怡金融广场岩土工程勘察告》，支护范围内岩土层分布自上而下依次为：

1） 层杂填土：层厚0.40～5.40m，层底标高为8.22 ～13.72m，松散或软塑～可塑状态，含碎砖、石子等建筑垃圾及老房基础；2） 粉质粘土：层底标高为3.30～8.47m，软塑状态，湿，局部地段夹有淤泥质粉质粘土；3） 1 层粘土：层底标高为7.23～9.61m，可塑～硬塑状态，湿，干强度高； 4）2 层粉质粘土：层底标高为5.02～7.51m，软塑～可塑状态，湿，干强度中等； 5） 层粉土：层底标高为0.60～3.01m，稍密～中密状态，很湿，干强度低；6） 层粉土夹砂：层底标高为-2.75～0.00m，中密～密实状态，湿，干强度低；7） 1 层强风化砂岩：层底标高为-3.29～-0.50m，密实状态，稍湿； 8）2 层中风化砂岩：此层未钻穿，稍湿，属软～较软岩；

岩土层物理力学性质如图（表1）

表1 土层物理力学性质

2.2 水文地质条件

拟建场地地下水有①、②、③2、④、⑤层土内埋藏有潜水型地下水和⑥1、⑥2 层中存在少量裂隙水，地下水较丰富，水位较高，静止水位标高为11.31～12.19m，主要由大气降水和地表水渗入补给，并与附近的四里河有水力联系。

3 基坑周边环境情况

3.1 基坑与周边环境的关系

1） 北侧距离阜南路14.7m；2） 东侧距离合肥市地税局大楼29.3m，距离地税局南侧5 层商办楼14.10m。合肥市地税局大楼22 层，框剪结构，人工挖孔桩基础。合肥市地税局一层地下车库紧临大楼南侧，沿车库周边有12m 深0.5m厚粉喷桩止水帷幕。地税局南侧5 层商办楼沉管桩基础，桩端吴淞高程约0.70m；3） 西南角距离在建寿春路下穿通道10.2m。在建寿春西路为城市主干道。

3.2 地下管线分布

沿阜南路埋藏有大量地下管网。东侧沿红线有煤气管道分布。

图1 基坑与周边环境关系

4 基坑支护设计

4.1 设计依据及原则

1） 支护设计依据有：《东怡金融广场总平面图》，《东怡金融广场地下车库结构图》，《东怡金融广场岩土工程勘察报告》以及相关的规范、规程；2） 设计原理，支护设计必须遵循“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则，既要确保周边建筑物、在建道路及地下管线网正常使用，又要经济合理，技术可行，方便施工。本工程基坑周边环境条件复杂，基坑支护设计应按变形控制的原则进行设计。

4.2 支护方案设计

1） 地下水处理，对于地下水丰富、水位较高且土层渗透系数较大的场地，通常采用管井将地下水位降低至基坑底标高以下0.5~1.0m，或采用止水帷幕将地下水封堵在基坑外侧，或采用局部管井+局部止水帷幕结合使用以满足地下室施工需要。管井或局部管井+局部止水帷幕结合使用型式处理地下水均会造成周边地面较大沉降，地坪开裂，造价较低。采用止水帷幕将地下水封堵在基坑外侧，基坑内疏干排水可有效周边地面沉降，但造价较高。根据本工程周边环境条件及土层条件，在支护体系外侧设φ600mm 旋喷桩止水帷幕封堵地下水，辅以管井控制止水帷幕外侧地下水位，减小支护体系荷载降低造价，且周边地面沉降满足周边环境要求。

2） 支护结构选型，根据本工程的具体特点，土钉墙支护或放坡开挖型式不适用，可考虑的支护结构型式有排桩支护中心岛开挖地下室施工至地面后周边内支撑逆作法施工剩余地下室结构、排桩+预应力锚杆及排桩+内支撑。本工程可选择的支护型式比较如下：①排桩支护中心岛开挖地下室施工至地面后周边内支撑逆作法施工剩余地下室结构：施工难度大，工期长，造价高；②排桩+预应力锚杆：基坑东侧紧临安徽省地税局高层建筑、地税局一层地下车库及五层商住楼，均为桩基础，西南角紧临寿春路下穿通道，锚杆没有施工空间，且场地地基土主要为砂性土，地下水位较高，锚杆施工有较大难度，工程造价相对较高；③排桩+内支撑：基坑上部放坡，下部排桩+内支撑支护垂直开挖。根据支护结构内力及变形计算结果设置三层内支撑体系，施工工艺简单，支护体系刚度大，控制变形能力好，工程造价相对合理。根据地区工程经验，排桩可选用挖孔桩施工工艺。

经过多方案技术、安全性及经济比较，本基坑支护结构采用φ1000 挖孔桩（桩间距1.80m） +内支撑支护结构型式，支护体系外侧设高压旋喷桩止水帷幕辅+管井降水，基坑内管井疏干排水，桩间土旋喷桩支护。支护桩砼强度等级C30，内支撑结构砼强度等级C35。坡顶荷载取20KPa。支护设计参数详见表一，设计计算时中风化基岩调整为岩体力学性质指标。内支撑刚度采用协同计算结果。典型的支护断面详见图2。内支撑平面布置详见图3。

5 基坑支护施工简述

1） 支护施工顺序： -2.50m 以上土方开挖→-7.5m 外旋喷桩→挖孔桩、立柱桩→-3.0m 内旋喷桩→-降水井→冠梁、第一层支撑→-6.95m 以上土方开挖→第二层支撑→-12.05m以上土方开挖→第三层支撑→-12.05m 以下土方开挖；2） 支护结构施工的同时，基坑监测工作也要同时进行，明确周边建筑物的变形位移，以便及时采取控制措施；3） 土方采取“分层、分区、分段”开挖，同一分区内支撑体系应一次完成，严禁超挖和对支撑结构的破坏。

图2 典型支护断面

图3 支撑平面布置图

表2 基坑变形监测数据

6 基坑位移监测及分析

1） 施工过程基坑的监测数据

2） 监测数据分析，由于场地周边环境条件复杂，设计要求严格控制基坑水平变形量及地面沉降量，基坑监测数据采集于2009 年2 月5 日基坑体系开始施工至2010 年9 月13日基坑周边回填土完成时止，沉降预警值10mm，实测沉降最大值5.28mm，垂直段水平位移预警值15mm，实测垂直段水平位移最大值11.40mm，变形曲线呈收敛趋势。周边地面无明显沉降现象，周边建筑物及道路无明显裂缝，地下管网运行正常。监测结果表明该支护体系安全可靠，达到预期设计目的。

3） 变形的监测及分析，采用支撑梁内埋设应变片监测支撑梁内力。

夏季温度较高时内力出现异常，但均在支撑梁轴力设计值范围内。内支撑体系安全可靠，达到预期设计目的。

表3 支撑梁内力监测数据

7 点评

1） 大型内支撑体系在合肥地区首次使用，经济合理，安全可靠，为解决安徽地区地下水丰富、土层条件差、空间狭小且周边环境复杂的超大超深基坑设计累了工程经验；2）基坑设计时中风化基岩采用岩体力学性质指标较为经济合理；3） 内支撑刚度采用协同计算结果较为合理；4） 基坑监测是控制基坑安全的重要手段，是实现信息化施工的关键。