浅析某国际金融中心（含地铁站）深基坑工程支护方案

陈云平厦门市海沧区建设工程质量安全站（361000）

1 工程条件及其分析

1.1 工程条件

该国际金融中心整体占地面积为6.4万m2，基坑面积超过了5万m2。因为基坑面积较大，在建设的过程中被划分成为三个区，在第一区和第三区交交界处使用1m左右的地墙将整个基坑划分成为两个部分，较低的位置是国际金融中心连续楼群中的一座，整体高度为85m左右，整体占地面积为1 400m2。基坑整体形状为多边形，地下有5层建筑，酒店底座开挖的深度为20m左右，地下5层的建筑为地铁14号线车站114m×32m，呈东西走向，将基坑的整体划分为南北两块，地铁盾构端头井处，最深挖土为29.27m。

根据钻孔施工的相关数据能够看出，这一区域中的7-1层存在较深的砂质粉土，并且随着地形的变化具有波动现象，标注高度为-28。第6层为粉质黏土，第8层土缺失，第7层（第1承压含水层）与第9层（第2承压含水层）有直接的水力联系，属某第1、第2含水层直通区。第7层土的承压水静止水头埋深约8.0m左右。

1.2 基坑的特点分析

根据相关文献及现场调查情况得出以下结论：

1）建筑工程周围的建筑物与基坑的距离较小，根据相关规定，工程基坑的建筑等级应为一级安全等级。

2）基坑在开挖的过程中需要进行深度不同的位置开挖：裙房19.90m，酒店底座20.80m，车站14号线浅处27.886m，车站14号线深处28.386m，地铁车站端头井29.27m。基坑形状不规则。

3）本基坑北侧长67.2m、南侧长66.8m、西侧有一处长49.1m、东侧长69m，基坑面积大。

4）基坑一、三分界区域中应当建设1000mm厚的地下墙，墙体的自身体积和重量较大。

5）根据现场实地调查，场地附近没有地下管线设置，不会影响工程的整体进度。

2 基坑支护结构方案比选

2.1 基坑支护方案比选

结合施工的具体要求和现场的工程建设环境，能够设定以下两种建设形式。根据上文中的研究成果能够看出，虽然使用SMW工法能够节省相当部分的经济成本，但是施工安全难以保障。根据工程建设的实施环境而言，基坑周围有大量的建筑物，低下连续施工的进程中能够适当满足微小的沉降和位移现象。本工程地质含水量较大，挖掘的面积和深度也较为庞大，地下墙的建设也具有一定的防水作用。

2.2 基坑支护结构方案比选小结

地下墙的厚度设定在600～1000mm，墙体厚度一般是基坑深度的1.8倍左右。本基坑建筑属于一级建筑，在分区交界处使用1000mm左右的地下墙进行有效的分割，墙面建设的基本厚度均为800～1000mm。

裙房地墙总深为：19.90m×1.8=35.82m；

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酒店底座地墙总深为：20.80m×1.8=37.44m；

地铁14号线车站浅处地墙总深为：27.886m×1.8=50.1948m；

地铁14号线车站深处地墙总深为：28.386m×1.8=51.0947m；

地铁14号线车站端头井地墙总深为：29.27m×1.8=52.686m。

由于裙房和酒店底座的开挖深度相差不大，所以本工程的开挖方式分两步走：

第一步：先整体开挖到裙房的深度19.90m，地墙总深为35.82m；

第二步：在开挖到19.90m的基础上开挖地铁14号线车站。

3 基坑支撑方案比选

3.1 支撑的种类和结构类型

平面支撑体系主要由腰梁（或围檩）、水平支撑和立柱组成。平面支撑的作用是保证建筑两段能够分担一部分的承重力，其自身的结构较为简单，在工程施工中不会受到太大的压力，值得注意的是，应当考虑到弹性压缩导致的位移现象。平面支撑具有较好的稳定性，适合在各种结构的基坑中进行使用。

3.1.2 竖向斜撑体系

竖向斜撑体系主要是在围护墙上进行拉力的支撑，并且将作用力进行转化和传递，转移到工基方面。在深度较浅的基坑作业中使用效果较好，并且不受相应的平面形状和面积的影响，施工形式较为简单，成本较低。但是值得注意的是：墙体极易受到基坑的影响出现变形现象，亦或是基础工程变形影响上层建筑等。因此，在工程建筑中应当保证竖向斜撑体系建设的对称性。

3.1.3 混合支撑体系

混合支撑体系指的是将上述的两种支撑体系进行混合使用，能够有效增强建筑承重能力和水平。在大型工程的施工建设中能够有效节约成本。

3.2 地铁车站端头井基坑支撑体系

1）端头井的周围应当进行连续的维护结构建设，保证除标准段连接处的开口外无其他开口，在端口位置施工的过程中应当做好端口的支撑工作，尤其是在地下墙维护的情况下，端口处于标准链接处的上下墙体应当设置满足工程需求的支撑设备，防治产生设备、工程的位移现象。

2）在进行地下墙连续维护结构建设的过程中，由于转角位置的边长较短，不能够完全承担建筑的承载力和重量，因此应当适当更换建筑的支撑设备，对于施工环节具有一定的稳定作用。

3）对基坑的支撑工程主要有钢支撑和钢筋混凝土支撑。在建设的初级阶段，基本上使用钢支撑作为建设的基本支撑，能够有效阻止建筑出现位移现象，降低支撑与维护结构的脱离现象，在钢支撑不能发挥自身能力的情况下，应当选择更具强度的混凝土钢筋支撑形式，防止出现脱落和位移现象，能够有效增强工程实施的稳定性和安全性，避免留下安全隐患。

3.3 本工程支撑方案

本工程基坑面积较大，并且呈多边形，在地下5层左右的位置是地铁14号线路，在开挖的过程中也受到地铁运行时间的影响，施工流程较为复杂，因此，在施工的过程中选择混合支撑的形式较为稳健。裙房和酒店底座的支撑状态为一字型地下墙与5道钢筋混凝土内支撑，地铁站的支护结构采用一字型地下墙与2道钢支撑结合的支撑形式。地下墙的厚度在一区域和三区域之间的分界线处为1000 mm，端口处的墙厚度为1000mm。当基坑开挖至地铁车站处，车站端头井的支撑布置如图1所示。

图1 地铁车站端头井基坑支撑布置图

4 基坑支护方案验算论证

4.1 基坑支护结构方案及其计算（验算）

支护结构自身的稳定性计算包括以下几个计算方面，有围护结构地基承载力、抗隆起、抗渗、抗倾覆、整体滑动稳定性验算，经计算支护结构的建设能够满足工程整体需求。在计算的过程中使用山肩邦男法，将地墙宽度设定为1m。计算数据见表1。

表1 各支撑处轴力和弯矩

在开发到裙房之后需进行二次开挖才能够保证地铁站的顺利建设，因此，地铁站地下墙的承重能力应当进行简化运算，保证其中的临界长度为4.9m。地铁车站处选用φ609×22钢管作支撑，经计算能够满足建设需求。

5 总结

工程建设按照“安全、经济、稳健”的方针进行。保证工程质量的施工手段为：裙房的支撑体系是一种框架结构，并且地铁站在建设的过程中应当采用联系支撑体系，地铁端口处应当使用井字形钢支撑，同时建设一道封头墙。