張曉倫

（廣州珠江外資建筑設(shè)計院有限公司 廣州 510098）

0 引言

隨著城市舊改政策的發(fā)布，舊城改造是地產(chǎn)開發(fā)的一大重點。舊改項目的一大特點是根據(jù)開發(fā)進(jìn)度分片分區(qū)進(jìn)行，同時周邊舊有建筑、歷史文物、名木古樹等的保護(hù)工作，特別是在地下室范圍（開挖范圍）內(nèi)的特殊建筑不能遷改、需就地保護(hù)，尤顯重要。對于地下室范圍內(nèi)需保護(hù)對象的支護(hù)措施，需保證被保護(hù)對象的安全、正常使用，同時需兼顧工程造價、工期，還需考慮項目地下室的最大開發(fā)利用［1］。這對巖土工程來說，既是機(jī)會又是挑戰(zhàn)。通常，巖土設(shè)計的基坑支護(hù)工程，主要關(guān)注基坑周邊的建（構(gòu)）筑物、道路、管線、名木等環(huán)境因素［2］，對于地下室范圍（開挖范圍）內(nèi)需保護(hù)對象的措施，及其與主體結(jié)構(gòu)的銜接，是一個新的研究課題。

本文根據(jù)幾個典型工程案例，對該類問題進(jìn)行研究與經(jīng)驗總結(jié)，為類似工程提供借鑒。

1 懸臂式支護(hù)

1.1 工程概況

某工程基坑周長約900 m，開挖面積約50 000 m2，開挖深度6～8 m；基坑開挖深度范圍土層主要為填土（層厚約2 m）、可塑粉質(zhì)黏土（層厚約5 m）、硬塑粉質(zhì)黏土（層厚約3 m）、全風(fēng)化花崗巖；基坑周邊5 m 范圍外零星有若干暫不能拆除的建構(gòu)筑物，地下室開挖范圍內(nèi)有一棟需保護(hù)的建筑（12 m×8 m），該范圍位于基坑8m 深開挖范圍。大基坑主要采用復(fù)合土釘墻和懸臂灌注樁方案，基坑內(nèi)需保護(hù)建筑外擴(kuò)5 m 作為保護(hù)范圍。

1.2 保護(hù)方案

經(jīng)充分考慮大基坑支護(hù)方案、坑內(nèi)需保護(hù)建筑安全及其一定時期內(nèi)正常使用，坑內(nèi)需保護(hù)建筑周邊采用灌注樁懸臂（φ1 200@1 400）、大直徑攪拌樁（2φ800@1 400）止水的支護(hù)方案，如圖1所示。

圖1 懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面示意圖Fig.1 Typical cross-section Diagram of Cantilever Support Structure

1.3 討論

⑴為了最大化地下室可利用范圍，止水?dāng)嚢铇恫捎脴堕g搭接支護(hù)樁咬合措施；

⑵對應(yīng)擬保護(hù)建筑周邊的支護(hù)結(jié)構(gòu)，為了更有效控制位移，可在支護(hù)樁頂陽角處設(shè)置腋板，如圖2所示；為了增加支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，可加強(qiáng)腰梁尺寸和配筋；

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)陽角處增加腋板Fig.2 Add Axillary Plates at the External Corners of the Support Structure

⑶可根據(jù)支護(hù)范圍的形狀采用圓形支護(hù)形式，有以下優(yōu)點：

①圓形支護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁剛度更均勻，所以支護(hù)樁受力更均勻，變形較矩形更均勻；

②圓形支撐不會存在矩形支撐體系下冠梁角部陽角應(yīng)力集中問題；

③冠梁、腰梁受力由復(fù)雜的受彎問題變?yōu)楹唵蔚氖芾瓎栴}，如圖3所示。

圖3 支護(hù)結(jié)構(gòu)采用圓形布置示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Circular Layout for Support Structure

④相較矩形支護(hù)形式而言，更能充分利用有限空間。

⑷對于對位移要求非常嚴(yán)格的基坑，可采用對拉錨索方案，如圖4所示。

圖4 支護(hù)結(jié)構(gòu)增加錨索對拉措施示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Adding Anchor Cable Tension Measures to the Support Structure

2 結(jié)合基坑支撐結(jié)構(gòu)體系整體保護(hù)

2.1 工程概況

某工程基坑周長約640 m，開挖面積約24 000 m2，開挖深度約19 m；基坑開挖深度范圍土層主要為填土（層厚約2 m）、淤泥質(zhì)土（層厚3～5 m）、粉細(xì)砂（層厚3～6 m）、全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（層厚2～8 m）、強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖；

基坑?xùn)|側(cè)100 m 為珠江，南側(cè)30 m 外為待開發(fā)用地、尚有大量未拆遷建構(gòu)筑物，西側(cè)20 m 外為在建地鐵，北側(cè)15 m 外為現(xiàn)狀水利河涌和文保建筑；基坑開挖范圍內(nèi)存在較多名木，經(jīng)相關(guān)流程報批后［3］，仍有2株胸徑大于80 cm名木不能遷移、需就地保護(hù)，保護(hù)范圍15 m×15 m，樹根埋深約4 m。

2.2 保護(hù)方案

根據(jù)基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件，大基坑采用咬合樁（兼止水）+兩道混凝土支撐（四個角撐+對撐）的支護(hù)結(jié)構(gòu)；名木保護(hù)范圍采用灌注樁（φ1 200@1 500）結(jié)合大基坑支撐方案，周邊各一跨支撐格構(gòu)柱之間采用板撐的支護(hù)方案，控制垂直于對撐方向的支護(hù)樁位移，同時為了防止名木根系水澇隱患，采用大直徑攪拌樁（φ800@600）止水、并增設(shè)泄水孔的止水疏水方案，如圖5～圖6所示。

圖5 名木保護(hù)范圍結(jié)合大基坑支撐采用板撐方案Fig.5 Famous Wood Protection Range Combined with Large Foundation Pit Support Using Plate Support Scheme

圖6 典型支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面Fig.6 Typical Support Structure Profile

3 保護(hù)范圍下方地下室開發(fā)利用

對于地下室范圍內(nèi)需保護(hù)對象的支護(hù)措施，需保證被保護(hù)對象的安全、正常使用，同時需兼顧工程造價、工期，還需考慮項目地下室的最大開發(fā)利用。如能保護(hù)和開發(fā)兼顧，則能“利益”最大化，此時對被保護(hù)對象的安全措施，尤顯重要。

本文對上面的工程案例，按此思路探討。

上述案例地下室三層，負(fù)一層、負(fù)二層、負(fù)三層的層高分別是8 m、4.75 m和4.75 m；

經(jīng)與各方商議，名木下方保護(hù)范圍（15 m×15 m 凈空）的負(fù)一層可以不考慮利用，對應(yīng)的負(fù)二、負(fù)三層按考慮開發(fā)利用的思路來進(jìn)行保護(hù)措施設(shè)計。

本次支護(hù)設(shè)計，需重點考慮如下問題：

⑴周邊大基坑開挖時，被保護(hù)范圍不會大變形、不會水土流失，同時也不能造成水澇隱患；

⑵被保護(hù)范圍下方負(fù)二、負(fù)三層土方開挖時，上方土體不會塌落、確保名木正常生長、確保下方土體結(jié)構(gòu)正常施工。對于第1個問題，已在上面第二點“結(jié)合基坑支撐結(jié)構(gòu)體系整體保護(hù)”中討論；

對于第2個問題，需解決名木根系下砂層的加固、土方開挖的分區(qū)分層、支護(hù)樁的破樁工序等問題。

名木根系下砂層的加固，按常規(guī)旋噴樁加固方案，存在旋噴壓力不可控、破壞名木根系的風(fēng)險，因此可考慮MJS［4～6］加固方案，同時可作為下方土體超前加固措施。名木根系下方土方開挖施工工序［7～8］可按如圖7中的方案進(jìn)行。

圖7 保護(hù)范圍下方地下室開發(fā)利用施工工序示意圖Fig.7 Schematic Diagram of the Construction Process for the Development and Utilization of the Basement below the Protected Area

造價分析：保護(hù)范圍下方地下室開發(fā)利用范圍每層225 m2，兩層共計450 m2；常規(guī)車位每個按35 m2計，共計可開發(fā)利用車位約14 個；每個車位售價約50 萬元，開發(fā)獲利約700萬元；保護(hù)范圍沿周長方向每延米支護(hù)造價約10 萬元，施工措施約200 萬元，工程造價約800 萬元。從造價方面看，保護(hù)范圍下方地下室開發(fā)利用的成本與收益相差不大，但是從支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全、施工難度、項目工期角度綜合考慮，保護(hù)范圍下方地下室開發(fā)利用的效率偏低，無特殊要求不建議開發(fā)利用。

4 與主體結(jié)構(gòu)間的處理措施

對于基坑開挖范圍內(nèi)的被保護(hù)建構(gòu)筑物，其與大基坑范圍內(nèi)的主體結(jié)構(gòu)地下室側(cè)壁預(yù)留有肥槽空間，如圖8～圖9 所示。該空間如不處理，將會成為死角，對結(jié)構(gòu)防水、主體結(jié)構(gòu)使用品質(zhì)有較大影響［9～11］；如全回填密室，對于特殊的被保護(hù)對象如名木，則會水流不暢導(dǎo)致影響其生長安全。因此，建議對基坑底至負(fù)一層樓板高度（或者對特殊被保護(hù)對象不影響的高度）回填素混凝土，其上部回填透水材料形成盲溝、并設(shè)置集水井，采用水位自動化監(jiān)測設(shè)備、自動排水系統(tǒng)，完成地下室范圍外地表水、地下水的疏解。

圖8 被保護(hù)范圍下方空間開發(fā)做法示意圖Fig.8 Schematic Diagram of the Development Method for the Space below the Protected Area

圖9 被保護(hù)范圍與主體結(jié)構(gòu)分離做法示意圖Fig.9 Schematic Diagram of Separating the Protected Area from the Main Structure

5 結(jié)論與展望

對于地下室范圍內(nèi)需保護(hù)對象的支護(hù)措施，需保證被保護(hù)對象的安全、正常使用，同時需兼顧工程造價、工期，還需考慮項目地下室的最大開發(fā)利用。常規(guī)保護(hù)措施可以采取獨立支護(hù)結(jié)構(gòu)，也可以結(jié)合主基坑支撐結(jié)構(gòu)體系綜合支護(hù)。

⑴獨立支護(hù)結(jié)構(gòu)可采用懸臂式灌注樁；為了地下室范圍最大化，止水?dāng)嚢铇犊膳c支護(hù)灌注樁搭接咬合的措施；控制懸臂支護(hù)樁的措施有陽角處增設(shè)腋板、錨索對拉、增加腰梁等；有條件時支護(hù)范圍盡可能采用圓形，充分發(fā)揮圓形結(jié)構(gòu)受力更合理的優(yōu)勢。

⑵主基坑深度大或者被保護(hù)范圍大時，可結(jié)合主基坑支撐結(jié)構(gòu)體系綜合支護(hù)，該條件下應(yīng)加強(qiáng)重視拆撐工況的換撐方案。

⑶被保護(hù)范圍下方地下室是否開發(fā)利用，要綜合地下室開發(fā)利用價值和支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全、施工難度、項目工期等因素；從造價方面看，一定規(guī)模的保護(hù)范圍下方地下室開發(fā)利用的成本與收益相差不大，但是從支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全、施工難度、項目工期角度綜合考慮，保護(hù)范圍下方地下室開發(fā)利用的效率偏低，因此無特殊要求不建議開發(fā)利用。

⑷應(yīng)重視主基坑地下室側(cè)壁和被保護(hù)范圍支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的回填方案；建議回填透水材料形成盲溝、并設(shè)置集水井，采用水位自動化監(jiān)測設(shè)備、自動排水系統(tǒng)，完成地下室范圍外地表水、地下水的疏解。