翁 其 平

(華建集團上海地下空間與工程設(shè)計研究院，上海 200011)

0 引言

天津高新區(qū)軟件和服務(wù)外包基地綜合配套區(qū)中央商務(wù)區(qū)一期(簡稱天津高銀117大廈項目)上部建筑由117塔樓、靠山樓及2層裙房組成，其中117塔樓建筑高度約600 m，為國內(nèi)的最高建筑之一，天津市的最高建筑。

通常情況下，深大基坑工程工期通常占用大量工程總工期，業(yè)主通常對超高層塔樓的工期要求較為嚴苛，如何科學(xué)、合理得制定基坑支護方案，以及如何將基坑工程施工和土建施工緊密有機的結(jié)合，是本工程需要審慎考慮的重要問題。

1 工程概況

本工程上部建筑由117塔樓、靠山樓及2層裙房組成，其中117塔樓建筑高度約600 m，為國內(nèi)的最高建筑之一，天津市的最高建筑；本工程整體設(shè)置4層地下室，基坑面積約9.7萬m2，基坑呈矩形，南北長約365 m，東西寬約為265 m；基坑開挖深度約為18.7 m，塔樓厚板區(qū)域基坑開挖深度約25.2 m。

本項目基地南側(cè)緊貼紅線，之間最小距離處約為5.5 m，紅線以外為津靜公路。津靜公路下埋藏有大量的市政管線，其中最近的市政管線為D1 500雨水管與基坑邊的距離約為9 m；北側(cè)與紅線之間約有43 m范圍的空地，紅線外為一擬建項目工地。總體而言看，本次設(shè)計范圍周邊環(huán)境較為寬松。

1.1 工程地質(zhì)概況

基坑開挖深度范圍內(nèi)主要以可塑～軟塑的粘土及稍密～密實的粉土、粉砂層組成，場地內(nèi)水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，地表下100 m范圍內(nèi)主要分布有多層含水層，其中對本工程基坑施工存在影響的主要為第一潛水含水層及其下的第一承壓含水層。第一淺層含水層主要為⑥1粉質(zhì)粘土層以上的土體，第一承壓含水層為⑦2粉砂層及⑦3粉土層。場地內(nèi)土層的物理力學(xué)參數(shù)及滲透系數(shù)如表1所示。

1.2 基坑支護方案

本工程基坑分兩區(qū)實施，基坑北側(cè)靠山樓及裙樓為Ⅰ區(qū)基坑，面積約為4.1萬m2；117塔樓及裙樓為Ⅱ區(qū)基坑，面積為5.6萬m2；基坑施工時首先施工117塔樓所在區(qū)域的Ⅱ區(qū)基坑，待Ⅱ區(qū)地下室結(jié)構(gòu)施工完成后再進行Ⅰ區(qū)基坑的施工。

基坑周邊采用多梯次聯(lián)合支護體系：淺層采用卸土放坡或雙軸水泥土攪拌樁重力壩；深層采用“兩墻合一”地下連續(xù)墻結(jié)合坑內(nèi)設(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐體系；塔樓區(qū)域采用落深的地下連續(xù)墻結(jié)合一道大直徑旋噴錨索的基坑支護體系。

表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)指標

Ⅰ區(qū)基坑采用對撐角撐結(jié)合變桁架的支撐體系；Ⅱ區(qū)基坑采用超大直徑圓環(huán)支撐體系，支撐布置完全避讓了117塔樓核心筒區(qū)域。支撐平面圖詳見圖1。

2 基坑支護設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多梯次聯(lián)合支護體系

本基坑工程采用多級梯次聯(lián)合支護體系的設(shè)計方案：即東西北側(cè)采用淺層二級放坡+深層“兩墻合一”地下連續(xù)墻+二道鋼筋混凝土水平支撐系統(tǒng)的圍護型式；南側(cè)鄰近津靜公路側(cè)采用淺層重力壩，深層“兩墻合一”地下連續(xù)墻結(jié)合二道鋼筋混凝土水平支撐系統(tǒng)的圍護型式。該圍護型式在滿足工程安全的前提下，可有效提高工程的經(jīng)濟性，縮短工程的建設(shè)工期。基坑典型多級梯次聯(lián)合圍護體系剖面圖詳見圖2。

2.2 超大直徑圓環(huán)支撐體系

本工程塔樓層數(shù)為117層，高度超過600 m，塔樓的施工工期為本工程控制工期，為減小支撐體系拆除對塔樓地下結(jié)構(gòu)工期的影響，Ⅱ區(qū)采用大直徑圓環(huán)支撐的平面布置形式，圓環(huán)支撐直徑達188 m。目前設(shè)計的圓環(huán)支撐已完全避讓了117塔樓核心筒區(qū)域，117塔樓地下結(jié)構(gòu)在不拆除支撐的前提下即可向上施工，為117塔樓的施工提供了極大的便利性，大大節(jié)省了項目的總工期；采用大直徑圓環(huán)支撐體系，在本基坑平面形成的無支撐面積達到50%左右，為挖運土機械化施工提供了良好的多點作業(yè)條件，同時也提供了下坑施工的可能性(見圖3)。

2.3 不均衡側(cè)壓力作用狀態(tài)下基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計對策

本工程Ⅱ區(qū)東西兩側(cè)周邊環(huán)境較為寬松，淺層坑外采用二級卸土放坡，坑外水土壓力相對較??；Ⅱ區(qū)北側(cè)為Ⅰ區(qū)基坑，在Ⅱ區(qū)基坑施工時，上述區(qū)域已開挖至第一道支撐標高，該側(cè)坑外水土壓力相較東西側(cè)更??；Ⅱ區(qū)南側(cè)鄰近津靜公路，且緊鄰用地紅線，該側(cè)采用攪拌樁重力壩結(jié)合鋼筋混凝土斜支撐對土體進行支護，相較其他三側(cè)，該側(cè)坑外未進行降水，作用于該側(cè)地墻的水土壓力最大(見圖4)。

Ⅱ區(qū)基坑周邊淺層支護形式的不同造成Ⅱ區(qū)支撐體系四周受到不均衡側(cè)壓力，如此大直徑圓環(huán)支撐體系在不均衡力作用下受力十分復(fù)雜。本工程設(shè)計時通過大型有限元分析軟件，選擇合理的分析模型和邊界條件，對大直徑圓環(huán)支撐體系進行內(nèi)力計算分析，并根據(jù)計算結(jié)果對支撐體系及圍護結(jié)構(gòu)進行針對性加固(見圖5)。

2.4 大直徑預(yù)應(yīng)力錨索新技術(shù)在塔樓區(qū)的應(yīng)用

本工程塔樓開挖深度為25.2 m，與普遍區(qū)域基底存在6.5 m的高差，且塔樓區(qū)域面積約1萬m2，如此大面積落深區(qū)支護形式的選擇對項目工期、經(jīng)濟性影響巨大。本工程塔樓落深區(qū)周邊采用地下連續(xù)墻作為圍護體，坑內(nèi)采用大直徑預(yù)應(yīng)力錨索作為水平受力體系；塔樓落深區(qū)地下連續(xù)墻作為擋土結(jié)構(gòu)的同時也作為止水帷幕使用，隔斷塔樓區(qū)坑底下承壓含水層，減小了基坑降水對周邊環(huán)境的影響；基坑周邊采用大直徑預(yù)應(yīng)力錨索，避免了臨時立柱、臨時支撐的設(shè)置及拆除，大大加快了土方開挖及塔樓基礎(chǔ)底板施工時間。

3 工程實施效果

本工程信息化監(jiān)測全面反映了基坑工程的各項變形和受力指標，其中基坑?xùn)|西北側(cè)圍護結(jié)構(gòu)水平位移約為20 mm，基坑南側(cè)圍護結(jié)構(gòu)最大變形在50 mm 左右，坡體最大沉降約為20 mm，坑外地表沉降約為30 mm～80 mm，潛水水位最大變化不超過0.95 m。基坑工程進展過程中，基坑圍護結(jié)構(gòu)和支撐體系的變形和受力變化比較平緩，整個支護體系是安全的，對于周邊環(huán)境的保護也是有效的。

4 結(jié)語

本工程作為當時天津地區(qū)單體面積最大的基坑，面臨諸多問題與挑戰(zhàn)，基坑支護設(shè)計采用多級梯次聯(lián)合支護體系、大直徑圓環(huán)支撐體系、大直徑預(yù)應(yīng)力錨索等一系列新思路和新工藝，確保了基坑工程安全、節(jié)省了工程造價、加快了工程施工進度。該基坑工程的成功實施，產(chǎn)生了良好的社會經(jīng)濟效益，為天津地區(qū)今后類似工程的設(shè)計提供了有力的借鑒和參考。

參考文獻：

[1] 劉國彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].