武汉某项目基坑支护方案论证

孔莹

（中南建筑设计院股份有限公司，武汉430064）

1 工程概况

本工程位于武汉市东湖高新区高新大道以南、豹溪路以东、神墩一路以北、揽月路以西，项目地理位置示意图见图1。根据现场地形地貌情况将基坑整体划分为AB地块和CD地块。基坑总周长约为1 315.0 m，面积约为54 410.0 m2，普遍开挖深度为10.95～15.40 m。本项目基坑工程设计等级为甲级，基坑支护结构的安全等级为一级[1，2]。

根据业主提供的相关资料及现场的调研情况可知，本项目AB地块基坑北侧目前正在施工市政综合管廊（武汉光谷中心城综合管廊工程），管廊位于高新大道与项目地块之间（见图2），管廊施工采用排桩+钢管撑支护。CD地块基坑南侧为地铁11号线光谷四路—光谷五路段，目前已开通。基坑开挖边线离隧道结构最近约16.8 m，离地铁轨道控制线最近约8.9 m。基坑东西两侧及AB地块与CD地块之间均为市政道路，道路下方设有污水、雨水管道，管线离基坑最近约8.0 m。

图2 项目基坑北侧综合管廊（现状）

2 地质条件

2.1 工程地质条件

本场地在勘探深度范围内表层分布有一定厚度的素填土（Qml），其下为第四系冲洪积成因(Q4al+pl、Q3al+pl)的粉质黏土层及风化残积成因(Qel)的黏性土，下伏基岩主要为志留系泥岩。各岩土层的情况及特征见表1。

表1 不同岩土层的情况及特征表

2.2 水文地质条件

本项目水文地质条件可分为上层滞水和孔隙承压水。

1）上层滞水：主要赋存于填土中，水位及水量受大气降水、地表水及各种排泄水补给影响。

2）孔隙承压水：主要赋存于下伏基岩中，对本工程无影响。

3 基坑支护设计

3.1 常见基坑支护类型

在支护类型的选取中，应综合考虑基坑深度、水文地质条件、土的性质及基坑周边情况等，常见的支护类型及适用条件见表2。

表2 常见的基坑支护类型及适用条件

下面介绍2种复合支护结构：

1）排桩＋内支撑支护

排桩内支撑结构体系，一般由挡土结构和支撑结构组成，形成的整体共同抵挡外力的作用。支撑结构一般由围檩（横挡)、水平支撑、八字撑和立柱等组成。沿一定高度将围檩固定在排桩墙上，通过围檩可将排桩承受的侧压力传给支撑，水平支撑为受压构件，当达到一定的长度时稳定性会降低，可在中间加设立柱，以承受支撑自重和施工荷载。常用的形式有角撑式、对撑式、框架式、边框架式以及环梁与边框架组合、角撑与对撑组合等形式，也可采用3种形式混合使用，可结合工程实际情况，因地制宜地选用最合适的支撑形式。

排桩+内支撑支护的特点是：安全、稳定性好、受力比较合理，围护结构变形较容易得到控制，但内支撑的存在会占用基坑内部空间，给地下结构施工带来不便，可通过换撑加以克服。此种方案适用于不宜设置锚杆的松软土层及软土地基。

2）排桩＋锚杆支护

排桩＋锚杆支护是指在岩土体中钻孔，然后将锚杆打入土中，将锚头卡在排桩结构上，然后向锚杆中注入水泥砂浆，植入预应力筋并施加预应力，利用砂浆液和岩土体的黏结作用和钢筋的预应力作用将锚杆和岩土体、排桩形成一个统一的支护整体，从而达到支护的作用。锚杆支护主要的优点有：不会占用基坑内部空间、不妨碍上部主体结构的施工；施工占地不大，对场地和地形要求较低；不用大量的开挖，可减少对天然岩土体的扰动。

3.2 本项目基坑支护设计难点分析

1）AB地块基坑北侧综合管廊

北侧综合管廊采用钢管撑，管廊基坑离AB块较近，需要重点考虑AB地块开挖造成的土体变形对既有管廊的影响。

2）CD地块基坑南侧地铁11号线（光谷四路—光谷五路隧道段）

CD地块基坑南侧已进入地铁影响线内，且离地铁轨道控制线较近（8.9 m），CD块南侧基坑支护应考虑基坑开挖对地铁隧道的影响[3，4]。

3）AB/CD地块周围市政道路管线

AB/CD地块基坑周边市政道路为豹溪路、二泉街、揽月路，根据业主方提供的周边市政道路管线图，这3条市政道路均埋设有雨水管、污水管，直径为500 mm/600 mm（污水管）、800 mm（雨水管），管线离基坑最近约8.0 m。需确定保护措施，同时加强对管线变形的监测。

4）AB/CD地块基坑支护对塔楼施工的影响

根据业主方提供的总图，大悦城二期项目包含4栋高60 m/80 m的SOHO公寓楼和1栋高140 m的办公楼，基坑设计时应考虑：（1）支护结构尽量避开塔楼设置；（2）不能避开时应避开塔楼的剪力墙、结构柱等结构；（3）当无法避开以上2点时，应保证塔楼施工时支撑被拆除不影响基坑其他段，即尽量使塔楼处的支撑体系与其他支撑结构脱开。

3.3 基坑支护方案对比

根据AB、CD地块基坑周边环境，AB地块北侧有综合管廊，CD地块南侧有地铁11号线，周边有暂未形成的市政道路，AB、CD地块基坑支护拟采取以下2种方案，方案一见表3、图3，方案二见表4、图4。

图4 基坑支护方案二示意图

表3 基坑支护方案一

图3 基坑支护方案一示意图

2个方案都为土方开挖、材料运输和调度提供了便利，有效保护了地块北侧管廊及南侧地铁11号线隧道结构；对比2个方案可知，方案一有效避开了大部分塔楼（部分支撑后期可避开塔楼竖向结构），且挖土较快，运输方便，可加快施工进度；较方案二减少了102根立柱；总体较方案二节约造价589.0万元。因此，根据本工程的周边环境保护要求和工程地质情况，本次支护设计建议采用方案一。

4 施工监测

本项目基坑面积大，深度较深，周边环境复杂，施工周期长，开挖土方量超大，因此，应采取严格的基坑监测措施，对基坑支护结构本身及周边建（构）筑物进行监测的同时，将监测结果反馈给施工单位，以便进行信息化施工管理。监测工作贯穿基坑工程始终，待全部资料备齐后，应提供完整的电子版监测数据、监测时程曲线图及监测报告给业主方、设计方及相关管理部门。详细监测项目[5]主要包括：（1）支护结构顶部竖向、水平位移；（2）支护结构侧向变形（深层水平位移）；（3）坑外土体深层侧向位移；（4）基坑内、外地下水位等。

5 结论及建议

基坑设计应根据基坑场地的周边环境、地质状况及工程特点，在满足安全的原则上，对多种形式的支护方案进行综合分析，以确定最终较优方案。最终方案应兼顾安全性及经济性，并考虑施工的方便，并最大限度地降低对周边环境的干扰。建议在基坑支护结构施工之前，委托相关房屋安全鉴定部门对深基坑周边的现有建（构）筑物、房屋、公共设施等进行现状勘查鉴定，保全证据，防止后期基坑开挖及地下室施工过程中发生不必要的纠纷。