环球影城项目基坑支护设计创新探讨

2021-12-31范丹岚

工程建设与设计 2021年20期

范丹岚

（中建二局装饰工程有限公司，北京 100656）

1 引言

北京环球影城是我国首个环球主题公园。其在文旅产业发展、产业结构升级转型的背景下，对于津京冀旅游业的发展具有重要意义。在项目中，通过采取合理的基坑支护设计创新措施，可以提高项目建设质量，因此，应针对如何创新基坑支护设计展开深入分析，探索相应的创新方法，保证项目的高质量落成。

2 项目概况

此项目位于北京市通州区，基坑支护施工区域的地质概况见表1，水世界区域基础工程地下水概况见表2、酒店区域基坑工程地下水概况见表3。

表1 基坑支护施工区域地质概况表

表2 水世界区地下水概况表

表3 酒店区域地下水概况表

3 如何创新环球影城项目基坑支护设计

3.1 设计服务前置

通常来说，在项目建设中，需要先对该项目整体的建设进行策划，然后出具相应的策划方案，由此确定项目建设思路、路径、需求等信息，之后设计者再按照策划方案进行基坑支护设计。但在环球影城项目建设中，将设计服务安排在策划环节，实现了设计服务前置的创新。在此设计创新下，设计者需要根据当前的实际情况选择最优设计方案，再从该方案出发，反推设计条件。上述设计创新措施使人们在进行项目策划时，能够更多地考虑施工的可行性，以及项目总成本，由此为后续的项目基坑支护施工提供有利条件。在设计服务前置过程中，设计者需要先确定最优的支护设计方案，然后明确最优方案的实施需求，再将这些需求提交给策划编制人员，使其将设计执行需求纳入策划考虑范围内，消除策划与支护设计之间可能存在的冲突问题，提高设计方案的可行性。

3.2 一桩两用

在支护设计中，设计者采取了一桩两用的设计创新，并将双排桩同时作为支护排桩、CFG 桩复合地基，解决支护施工中存在的空间资源问题。从基坑支护工程环境上来看，水上世界区域与酒店区域相邻，而水上世界先施工，且需要在2 个区域的交界位置设置双排CFG 复合桩作为地基，从空间角度上来说，如果紧挨着此CFG 桩再设置1 层支护结构，会出现空间不足的问题。由于CFG 桩本身具有较好的挡水挡土效能，因此，设计者采取了一桩两用的创新手段，让水上世界的CFG 桩兼做酒店区域的支护，而且为了更好地发挥此桩的支护效用，设计者加大了CFG 桩的直径，并按照式（1）进行了相关计算：

式中，N 为轴向压力设计值；φ 为稳定系数；fc为混凝土抗压强度设计值；Ap为桩截面积；fs′为钢筋抗压强度；As′为钢筋截面积。

然后决定将两用桩的直径从常规的400 mm 增大到了800 mm，且为此排两用桩设置了连梁和冠梁，使其更好地满足支护结构对稳定性的需求。此外，由于此部分两用桩会导致地基刚度差异，对水上世界区域的基础底板结构产生冲切或剪切影响，所以，设计者又在其顶部设置了厚300～600 mm、宽为拉结梁外扩200～400 mm 的垫层，用于消散应力，调整刚度差，提高设计创新效果。

3.3 多样化施工设计

在施工设计方面，设计者从不同的侧重点出发，制订了多种施工方案，然后由施工方、建设方等工程建设参与方共同根据当前实际情况，分析具体的支护施工要求，最终从这些方案中选择一个最优方案作为施工设计方案，由此通过施工方案的相互对比，使各参与方都能了解支护施工的思路，消除前期施工设计阶段存在的盲目性，以免后期出现因前期考虑不周而导致的变更频繁问题，增强支护施工设计的实用性。就此项目而言，设计者的设计出发点包括经济、效率、可行性等多个方面，为建设方提供了多样化的施工设计方案，使设计方案的侧重点更加直观，以便于更准确地满足建设方的支护设计需求。

3.4 注重前瞻性成本考量

在设计创新方面，设计者将工程量对成本的影响前瞻性地纳入基坑支护设计考虑范围内，并在设计阶段对包括土方开挖与回填量、放坡施工量在内的工程量进行了控制，实现了将成本控制工作渗透到前期设计中，提高了工程项目的经济性。在此过程中，设计者考虑到从实际情况来看，酒店基坑面积会达到水上世界基坑面积的7 倍，且二者的基坑深度相近，因此，二者皆进行大面积的支护施工，那么总体的土方开挖、回填等工程量会较大，导致工期、资金、人力成本居高不下。基于此，设计者采取了前瞻性成本考量的设计创新手段，选用了土钉墙支护的方式，缩减了开挖、放坡等施工环节的工程量，实现了成本控制，提升了设计创新。

3.5 设计任务安排精细化

在支护设计过程中，为了保证各项创新思路、路径、措施的落实效果，设计单位将设计任务进行了精细的划分，将具体的设计任务精确安排到个人，由此促进了设计创新思路与理念的落实，提高了设计方案的质量。在此过程中，设计单位针对支护工程设置了专门的设计小组，并将各项支护设计任务细化分配给了每个组员，然后以会议的形式进行组内沟通，以及时发现、处理各项创新设计思路、理念在应用时存在的矛盾与冲突，保证了设计创新的质量和效果。

3.6 运用BIM 技术

BIM 技术是近年来新兴的设计方式。设计者通过运用BIM 软件能够按照设计方案构建可视化的三维模型，而该模型可以向设计者直观地展示设计方案的完工效果，以及设计方案中存在的问题，且支持设计者随时修改，由此保证设计方案的合理性。同时，大多数BIM 软件还具有后台统计功能，能够自动生成支护结构施工的材料用量和工程量，使设计者借此了解设计方案的执行成本，方便其进行设计阶段的成本控制。鉴于上述BIM 技术的优势，设计单位将BIM 模式这一新型设计技术引入该项目的基坑支护设计中，实现了设计创新，并将BIM 模型作为支护设计人员与其他专业设计人员信息交互的主要工具。设计者通过将包括支护设计方案以内的所有专业的设计方案整合到一起，建立一个完整的BIM 模型，然后利用碰撞检查等功能查找设计中存在的冲突，可以有效消除设计中的不合理问题，保证设计的合理性[1]。

3.7 强化团队建设

在基坑支护设计中，为了获得更好的设计创新效果，设计单位对支护设计团队建设进行了重点关注，并选用了技术过硬、经验丰富、创新能力强的设计人员，组建了基坑支护设计团队，使设计团队的整体素质水平达到了足够的高度，由此提高了设计创新的质量和水平。此外，在团队建设中，设计单位还加强了团队培训工作，并以培训的方式将环球影城工程建设的背景信息、周围环境资料、地质勘察资料等信息，传递给了设计团队，而且还带领其前往工程现场进行实地勘察，加深了设计人员对项目背景、建设条件的了解，使其可以基于上述信息，从整体的角度进行方案设计，确保得出的方案能够符合实际情况[2]。

4 创新设计最终方案

经过上述设计创新措施的实施后，设计者得出的支护设计方案为，水世界区域基坑支护工程开挖最大深度为6.34 m，环球酒店区域开挖深度为6.05 m，2 个区域交界位置采用双排桩支护，且该支护桩兼做CFG 桩，此部分桩的桩径为800 mm、间距1.5 m，其他桩基的桩径400 mm、间距1.2 m，其他位置的支护采用土钉墙支护。其中，根据实际情况，设计者将排桩的重要系数设计为1、安全等级设计为二级；将土钉墙支护的重要系数设计为0.9、安全等级设计为三级。

5 创新设计效果

在创新设计方案实施过程中，研究者对现场情况进行了监测。监测数据显示，在水上世界区域，桩基的沉降值≤2.7 mm、水平位移≤0.6 mm，周围区域沉降≤2.9 mm。在环球大酒店区域内，桩基的沉降值≤3.7 mm、水平位移≤10.26 mm，周围区域沉降≤5.9 mm。由此可见，2 个区域的基础工程具有良好的稳定性，说明支护的应用效果较好。因此，上述创新设计有效。而此次创新设计以及创新设计的成功实践，为后续类似的支护工程建设提供了创新思路，有助于支护工程领域的建设发展[3]。