周旭東 （安徽省安慶市建筑管理處，安徽 安慶 246003）

隨著安慶市經濟社會的快速發(fā)展，帶動了城市建設如雨后春筍，高層建筑、地下人防工程、城市地下空間開發(fā)以及其他基礎設施日益增多，因而出現了很多深開挖工程[1-3]。但地下工程施工工期長，土石方開挖施工揚塵、振動等環(huán)境影響大，為了適應快速完成地下工程的目的，裝配式鋼結構內支撐成為基坑開挖擋土構件的較好選擇[4-5]。

預應力魚腹式裝配鋼結構支撐，通過對型鋼構件，裝配成魚肚子的形狀，然后在魚腹式型鋼上安裝預應力鋼絞線，形成張弦梁大跨度結構，并通過H型鋼圍檁、角撐、對撐和三角形剛節(jié)點連接形成平面預應力支撐體系[6-8]。該內支撐形式，不僅支撐覆蓋面積小為土方開挖提供便利，且極大程度地減少了支護結構安裝、拆除的時間。且H型鋼后期全部回收重復利用，是一種典型的綠色環(huán)保技術[9]。

本文以安慶市世紀華聯·云珠廣場基坑工程的設計和實施為背景，對基坑設計選型進行了對比分析，并給出了典型的支護結構圖，最后提供了現場實測的基坑變形數據，值得在同類工程的設計與施工中借鑒和參考。

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

安慶市世紀華聯·云珠廣場工程總占地面積7886m2，總建筑面積為39088m2。規(guī)劃有4層商業(yè)+19F的辦公，3層地下商業(yè)和車庫。建筑物結構形式為框剪結構，基礎型式采用筏板基礎型式。該項目設計標高為16.65m，負三層底板設計標高為5.75m?；娱_挖面積約5720m2，邊長約429m，開挖深度約11.50～12.50m，基坑安全等級一級。

基坑北側地下外墻與用地紅線最近距離約為7.9m，與人民路最近距離約12.5m；南側地下室外墻與用地紅線最近距離約為3.5m，與該側建筑物距離為6.5m；東側外墻距與用地紅線最小約為7.5m，距該側建筑物約7.9m；西側外墻距用地紅線約為3.3m，距離該側建筑物約6.1m。周邊道路下具有自來水、燃氣、污水、雨水和電纜等眾多管線?；又苓叚h(huán)境保護要求高，具體環(huán)境情況詳見圖1。

圖1 基坑現場環(huán)境圖

1.2 工程地質概況

依據鉆探、原位測試和室內土試資料，將場地內埋深28.00m以淺地基土巖性自上而下共劃分為3個工程地質層，其主要特征分述如下。

①雜填土層（Q4ml）：灰褐色、棕色、棕黑色，疏松，含水量較豐富，成分以粘性土為主，含建筑垃圾、磚頭及漂石，具高等壓縮性，承載力低。成層分布，層厚1.50～3.60m，西邊地塊上部見50cm左右的瀝青地坪。

②粘土層（Q4al）:成層分布，黃色、褐黃色，可塑。含水量較豐富，見灰色條紋，含鐵錳質結核及鈣質結核，且局部鈣質結核富集，無搖震反應，切面稍有光澤，干強度及韌性均為中等。實測標準貫入實驗擊數N=6～8擊，承載力特征值fak=160kPa。

③卵石層（Q3al+pl）：成層分布，灰褐色、粉白色，主要由粒徑大于20mm，質量超過取樣總質量50%的棱角形及亞圓形碎石組成，間隙由中細砂、粘土填充，含水量豐富，密實度密實，具低等壓縮性，承載力高。實測重型圓錐動探試驗擊數N63.5=23～28擊，承載力特征值fak=350kPa。基坑開挖影響范圍土層物理力學參數詳見表1。

土層物理力學性質 表1

1.3 水文地質概況

根據鉆探揭露，本場地在28.50m深度范圍內，對工程有影響的主要存在2個地下含水層組，現敘述如下：

第一含水層組：地下水類型屬于上層滯水，主要分布于第①雜填土層、②粘土層孔隙中；其水量受地表水控制，以地表水的垂直滲透補給為主。地下水的初見水位與穩(wěn)定水位埋深基本一致，在1.30～1.50m（ 對 應 高 程 為 13.99～15.01m）之間。

第二含水層組：地下水類型屬潛水型，主要分布于第③卵石層中，土層的透水性較好，以南面長江江水滲透為主；富水性高等。初見水位埋深在5.10m～6.80m。

2 支護結構設計方案

2.1 支護結構設計

根據該項目水文地質、開挖規(guī)模、工程地質以及周邊環(huán)境保護等要求，綜合以下幾點分析：①控制基坑開挖及地下結構施工期間對周邊環(huán)境的影響；②支護結構體系的穩(wěn)定性、可行性及適宜性：優(yōu)先選用具有成熟經驗的支護形式，滿足基坑支護整體及排樁穩(wěn)定性的要求；③在支護結構選定的情況下，盡量節(jié)約工程造價；④在保證基坑及周邊環(huán)境安全穩(wěn)定條件下盡量方便施工。

西區(qū)中間區(qū)段，基坑開挖深度11.9m，采用Φ700四軸攪拌樁止水+長螺旋灌注樁+二道預應力魚腹梁鋼支撐+放坡的支護體系，四軸攪拌樁樁徑Φ 700，間距 500，樁長 18m，水泥摻量20%；長螺旋灌注樁樁徑為φ800，樁長17m，間距1.1m，冠梁規(guī)格為1200×600，護坡鋪設φ6@200mm雙向鋼筋網片，噴射C20混凝土，厚度為80mm；第一道水平支撐采用一層預應力魚腹梁鋼支撐，第二道水平支撐采用兩層預應力魚腹梁鋼支撐，詳見圖2。

圖2 西地塊典型剖面圖

西區(qū)坑中坑段基坑開挖深度11.8m，采用Φ700四軸攪拌樁止水+長螺旋灌注樁+二道預應力魚腹梁鋼支撐+放坡的支護體系，四軸攪拌樁樁徑Φ 700，間距 500，樁長 21m，水泥摻量20%；長螺旋灌注樁樁徑為φ900，樁長20m，間距1.1m，冠梁規(guī)格為1200×600，護坡鋪設φ6@200mm雙向鋼筋網片，噴射C20混凝土，厚度為80mm；第一道水平支撐采用一層預應力魚腹梁鋼支撐，第二道水平支撐采用兩層預應力魚腹梁鋼支撐，詳見圖3。

圖3 西地塊坑中坑典型剖面圖

建筑物段基坑的開挖深度8.5m，采用Φ700四軸攪拌樁止水+長螺旋灌注樁+二道預應力魚腹梁鋼支撐+放坡的支護體系，四軸攪拌樁樁徑Φ700，間距500，樁長14.2m，水泥摻量20%；長螺旋灌注樁樁徑為φ700，樁長12m，間距0.9m，冠梁規(guī)格為1200×600，護坡鋪設φ6@200mm雙向鋼筋網片，噴射C20混凝土，厚度為80mm；采用一道水平支撐一層預應力魚腹梁鋼支撐，詳見圖4。

圖4 建筑物段典型剖面圖

2.2 魚腹式鋼支撐技術要求

本基坑豎向共設置兩道預應力魚腹梁水平支撐系統(tǒng)。兩道預應力魚腹梁水平支撐系統(tǒng)均采用對撐結合角撐。第一道支撐系統(tǒng)中心標高為-1.700，鋼筋混凝土壓頂梁兼作首道支撐圍檁，主要支撐為單層H350×350×12×19型鋼；第二道支撐中心標高為-7.000，圍檁采用H400×400×13×21型鋼，主要支撐為雙層H350×350×12×19型鋼，支撐布置見圍護結構圖紙。依據設計資料，對基礎的水平標高、軸線、柱間距進行復測。在基礎頂面標明縱橫兩軸線的十字交叉線，作為安裝立柱的定位基準。在澆筑冠梁混凝土之前設置預埋件，并設置測量點；安裝牛腿時，牛腿的仰角應為90°～95°，不應小于90°；型鋼立柱樁位誤差應控制在10mm以內，垂直度控制在1/200以內；鋼絞線按設計提供的預應力值進行張拉，張拉鋼絞線時要檢測鋼絞線的伸長率；對撐和鋼絞線施加預應力之后，再次擰緊松弛的螺栓；預應力裝配式支撐的監(jiān)測圍檁的變形量，監(jiān)測要在圍檁安裝后施加預應力之前進行監(jiān)測，在施加預應力之后再次進行監(jiān)測，監(jiān)測頻率為至少每周一次；預應力裝配式支撐的拆除首先螺栓擰松之后，卸載鋼絞線預應力，然后卸載對角撐的預應力。

3 結果分析

本工程進行了大量基坑監(jiān)測工作，限于篇幅，本文摘選基坑四周具有代表性的土體變形測斜數據，編號依次為CX1～CX9，并編制成曲線，進行實施結果分析，詳見圖5。

圖5 水平位移實測值

圖5為實測的基坑變形數據，其中工況一表示基坑開挖至第二道鋼支撐底標高；工況二表示基坑開挖至坑底標高。由圖5可看出，實測的基坑最大變形在18～23mm之間，基坑深層土體變形總體規(guī)律比較接近，表明本基坑開挖面以下土體分布比較均勻，土層起伏變化不大?；幼冃位旧铣尸F出“紡錘”狀，其中最大變形主要發(fā)生基坑開挖面以上約1.0～3.0m的范圍，這種現象基本符合朗肯土壓力的計算結果。通過信息化的監(jiān)測數據反映，支護結構是穩(wěn)定可靠的，整個開挖階段并未影響周邊道路、建筑物和市政管線的正常使用。

4 結論

預應力魚腹式裝配鋼結構支撐是一種新型的基坑支護結構，其通過施加預應力可有效控制基坑變形。采用該工法作為基坑支護結構對周邊環(huán)境影響小，有利于保護周邊建筑及基礎設施，且工程造價較低，壓縮工期的同時節(jié)約了人工費，降低工程造價。因此，已經越來越多地應用于大面積深基坑工程中。

本工程采用預應力魚腹式裝配鋼結構支撐作支護結構，設計所做的各種技術措施在工程實踐中起到了良好的作用，并通過信息化施工，整個基坑工程的進展比較順利。從中總結出的各種技術措施可以供類似工程的設計借鑒。