某高層建筑基坑圍護結構方案優(yōu)化
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摘要：本文以福州某高層建筑工程為例，針對高層建筑基坑支護方案的選型與優(yōu)化設計方法進行了詳細闡述，為基坑圍護結構的安全提供保障。
1項目概況
福州高新區(qū)某高層建筑工程用地面積約23000m2，總建筑面積約15萬m2，地下兩層，包含兩棟單體建筑，采用框架核心筒形式，其中A#樓是高層研發(fā)辦公樓，地上23層，建筑高度為99.9m，B#樓為超高層研發(fā)辦公樓，地上30層，建筑高度130m。基坑平面近似呈矩形。項目西側、南側為拆遷空地和農(nóng)田，無已建成構筑物及地下管線，北側約35m處有一鋼結構廠房，東側約15m處為市政道路，其下設置有雨水管道、排污管道和電信管道等。根據(jù)項目勘察報告，該工程場地地形較為簡單，未見其他不良地質(zhì)作用，開挖范圍內(nèi)巖土層主要為①層雜填土、②層含泥中砂、③層淤泥夾砂。東側與烏龍江相距約800m，地下水與江水連通，水力聯(lián)系較強，且受季節(jié)性降雨影響較大，同時受一定的烏龍江江水潮汐影響。
2基坑支護方案選型與設計
基坑支護結構是為建筑物基礎與地下室施工提供足夠的安全空間，在地下工程施工完成后便不再需要，不構成工程實體，因此基坑工程屬于臨時性工程，具備臨時性工程的特點。本工程綜合項目地理位置、地質(zhì)條件、水文情況、基坑及周圍環(huán)境特點，支護體系采用多種支護形式相結合的設計方案。（1）坑頂放坡?？紤]到放坡支護的經(jīng)濟性，場地具備條件的情況下，盡可能多的采用放坡支護方式，降低圍護結構（SMW樁或排樁）高度，這樣可有效減少支護樁錨固段的長度，從而減小支護樁的深度，節(jié)約支護結構造價。結合本項目場地條件，在-0.650m～-3.150m標高采用放坡結合錨噴護坡的形式，按照1：1進行放坡，坡面鋪設鋼筋網(wǎng)，面層噴射60mm厚C20混凝土，坡面布置間距為2.5m×2.5m的泄水孔，且泄水孔應避開透水層。（2）圍護結構選擇。在-3.150m～-10.950m高度考慮采用外錨式排樁支護結構，即采用SMW工法樁加（二或三道）可拆卸式擴孔預應力錨索。其中，SMW工法樁采用HN700*300型鋼，三軸水泥攪拌樁采用，錨桿采用400可拆卸式擴孔預應力錨索，詳圖1。該方案無立柱支承樁（灌注樁）、鋼筋砼內(nèi)支撐，土方開挖、地下室結構施工不受立柱支承樁（灌注樁）、鋼筋砼內(nèi)支撐影響，最大限度減少在項目非工程實體中的投入，有利于整個場地施工總平面布置，同時縮短地下室施工周期。但經(jīng)設計復核驗算，外錨方式受力不滿足設計要求?？紤]采用排樁（灌注樁）結合一道混凝土內(nèi)支撐進行支護，Φ1000沖鉆孔灌注樁，間距1200，短樁樁長24m，長樁樁長32m，二短一長布置，止水帷幕在排樁外側采用Φ850水泥攪拌樁，咬合200，樁長20m，進入淤泥質(zhì)土不少于1m。該方案安全可行，增加了排樁（灌注樁）、立柱支承樁（灌注樁）、鋼筋砼內(nèi)支撐，也相應增加了這部分工程量，灌注樁泥漿排放，不利于整個場地施工總平面布置，影響現(xiàn)場文明施工形象。土方開挖、地下室結構施工受立柱支承樁（灌注樁）、鋼筋砼內(nèi)支撐影響，施工周期長，支護結構造價高，不經(jīng)濟。綜合上述方案，取長補短，采用SMW工法樁結合一道鋼筋砼內(nèi)支撐，同時優(yōu)化鋼筋砼內(nèi)支撐結構，最大限度放大環(huán)梁直徑。SMW工法樁（三軸攪拌樁）內(nèi)插HN700*300型鋼插2跳1（局部密插），樁長24m。該方案，取消了排樁（灌注樁）、減少了立柱支承樁（灌注樁）、優(yōu)化鋼筋砼內(nèi)支撐結構，增加了H型鋼（可回收重復使用，一般為租賃），盡可能減少在項目非工程實體中的投入。放大環(huán)梁直徑，使塔樓范圍位于環(huán)梁范圍內(nèi)，減少土方開挖過程受鋼筋砼內(nèi)支撐影響。同時，通過進一步優(yōu)化后澆帶位置（設置于塔樓外第二跨或第二跨外），在完成負一層梁板結構后塔樓結構先行（不等鋼筋砼內(nèi)支撐結構拆除繼續(xù)施工），在負一層換撐帶強度滿足設計要求后及塔樓出正負零結構后再拆除鋼筋砼內(nèi)支撐結構，現(xiàn)場形成塔樓不受限制按正常進度向上施工，鋼筋砼內(nèi)支撐結構拆除完成再施工負一層墻柱、及地下室頂板結構（塔樓除外）。要求各工序合理搭接，確保塔樓工期關鍵線路不受影響，加快項目建設。文明施工方面，取消了排樁、減少立柱支承樁（灌注樁），減少泥漿排放，因地下室頂板晚于塔樓速度，室外整體出正負零的時間晚于塔樓，需根據(jù)實際進度優(yōu)化場地不同時期的施工總平面布置。（3）降排水。根據(jù)基坑支護施工圖、基礎施工圖、地質(zhì)勘察報告、現(xiàn)場場地條件合理設置降水井進行基坑降水，確?；娱_挖后無“滯水”，降水工程直至整個基礎工程施工完成為止。本工程基坑采用管井降水法，井點布置可根據(jù)現(xiàn)場條件做適當調(diào)整?；觾?nèi)布置60口降水井，降水采用動態(tài)設計，信息化施工，必要時增加降水井。由于井點降水影響范圍較大，在降水過程中加強監(jiān)測和預警，同時沿基坑周邊布置16口回灌井，將基坑內(nèi)的水位降到開挖面1m深以下。降水井施工完畢后，封底并放入潛水泵將地下水抽排出基坑外，至少在基坑大開挖之前15天進行抽水。（4）基坑監(jiān)測。地下室基坑圍護結構的安危關系到本工程的安全，還關系到附近建筑物，城市管線及道路設施的保護等，因此，基坑施工前，必須委托有資質(zhì)的第三方監(jiān)測單位對基坑進行監(jiān)測，采取信息施工的方法對基坑施工的全過程進行監(jiān)測，監(jiān)測未到位不得開挖施工。監(jiān)測的內(nèi)容包括但不限于圍護墻頂水平、豎向位移，深層水平位移，立柱豎向位移，支撐內(nèi)力地下水位，周邊建筑物位移、周邊管線變形等。
3結束語
綜上所述，通過結合該高層建筑工程現(xiàn)場實際情況對基坑圍護結構的方案進行優(yōu)化研究，可以有效提升該工程的安全性、合理性和經(jīng)濟性，為施工質(zhì)量及施工安全性提供保障。
參考文獻
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［1］黎洪昆.高層建筑深基坑支護施工技術探討［J］.居舍，2018（13）:43.
作者：范長春 單位：福州高新區(qū)投資控股有限公司