大厦深基坑支护方案选择比较

1工程概况及场地环境

新建中的厦门邮电大厦地处湖滨南路延伸段与规划No.1路交叉处，占地15475m2，由塔楼66层，建筑高度249.7m、裙楼8层及地下室3层组成。地下室建筑面积40544m2，总建筑面积约1.7×105m2。建筑场地标高+4.30m（黄海高程）。基坑开挖约15000m2，深度18.3m，土石方量约2.8×105m3，其中有1.12×105m3岩石需爆破。场地周边没有需要特殊保护的已有建（构）筑物。为保证工程建设进度，在初步设计图纸通过会审后于1997年8月进行大厦深基坑围护方案招标，共有5家投标单位提出6个方案，经组织专家评审确定了最优方案。下面对投标的各方案进行选型比较，希望能对类似工程提供借鉴。

2工程及水文地质条件

2.1工程地质条件

场地的地质条件较为复杂，自上而下分布的主要地层为：①杂填土，3.8～10.4m；②海积淤泥，厚0～4.8m；③中、粗砂层，厚0～7.4m；④花岗岩残积土，厚0～6.6m；以下为强、中、微风化花岗岩。场地各土层分布极不均匀，东、北侧土层较厚，最厚处约26m；西、南侧基岩埋藏较浅，最浅处中风化基岩埋深不足10m。

2.2水文地质条件

场地内地下水有3种类型：①上层滞水，主要贮存于杂填土层的孔隙中，受降水和地表水的补给，一般水量不大；②承压水，贮存于砂层之中，具有明显的承压性，水量补给迅速，因场地西北角距海边最近处不足30m，该层承压水似与海水连通。③基岩裂隙水，渗透性不大，但由于场地靠近海边，有可能受到海水补给，对深基坑开挖施工造成影响。勘察测得场地稳定水位埋深为1.5～4.5m，海潮对地下水有明显影响，场地内地下水（主要是砂层中的水）有中等腐蚀性。综合上述，砂层承压水将对基坑开挖和基坑支护带来极为不利影响，基坑支护结构设计施工应予以充分重视。

3基坑支护方案技术经济比较

本基坑平面尺寸较大（111.7×133.7m2），开挖深度达18.3m，且临近海边，挡土、隔水难度都较大。由于地连墙造价较高，且基坑内岩层面在西、南侧埋深浅，考虑施工难度大，本工程地连墙不能作为结构外墙，故地连墙支护方案不宜采用。

收到的6个投标方案中除方案4采用桩椖谥С盘逑低猓溆嗑畻锚体系。本文对各方案作一讨论。

3.1桩椖谥С盘逑?/P>

方案4采用桩椖谥С盘逑到兄Щぃ饕Щつ谌荩何Щぷ翰捎米昕坠嘧⒆?/FONT>1000@1600；止水帷幕采用双层旋喷桩，只设置在砂层和淤泥层范围内，填土层不设置止水帷幕，易让水渗入基坑；内支撑采用两道横向对顶撑和一道组合桁架纵向对顶撑，将基坑分割为6个"施工洞"。立柱采用Φ500钢管，土石方开挖前应先行施工，深度应至基坑底标高-19.00m以下。

由于该方案存在一些难以避免的弊端而未被采用，如：①内支撑杆体的自身稳定性能要求非常高；②立柱钢管桩穿越中风化岩层的难度很大；③施工中控爆难度很大；④基坑内众多纵横交错的支撑杆体给地下室及外防水的施工带来诸多不便；⑤内支撑体系的爆破拆除难度相当大等等。

3.2桩椕逑?/P>

5个桩椕逑捣桨钢校颐茄≡窳朔桨?/FONT>2，在此进行详细介绍，并简略介绍其它4个方案中与方案2的不同部分。

3.2.1方案2

基坑支护平剖面图（如图1），围护桩采用机械冲（钻）孔桩，桩径Φ800与Φ1000两种，桩间距1600，共300根，桩配筋采用不均匀配筋。

预应力锚杆共有14种规格1084根，杆体材料采用强度等级≥1570MPa的预应力钢铰线，采用二次高压注浆工艺，浆压力2.0～3.0MPa，以使锚杆体形成"糖葫芦"体。注浆材料为水泥净浆，水灰比0.60，水泥标号≥425#，一、二次注浆水泥量不小于50kg/m。

桩间止水帷幕设计根据水文地质条件，采用三重管高压喷射形成桩间摆喷止水帷幕，角度为45°，喷射压力为36～40MPa，止水对象主要为杂填土层、砂层、残积土层，至强风化花岗岩顶面。

基坑监测土方开挖的同时，开始进行基坑围护监测，直至地下室施工完成并土方回填为止。预警指标为：差异沉降≤3‰；桩顶位移≤6cm；钢筋应力≤300MPa；锚杆拉力≤设计值。

方案2的主要特点：①采用桩锚体系支护，最大限度地保证了基坑的平面尺寸与地下室施工的操作空间，为下部的施工提供了良好的施工场地与施工环境。②有近1/3的围护桩未深入到基坑底标高以下，仅进入中风化基岩1m，这样不但有效地节约了工程造价，减少了施工难度，且充分发挥了岩体的自稳性能，使支护方案更加合理化。③桩锚体系支护充分发挥了基坑外围土体的潜力，通过锚杆的预应力张拉，使围护结构的受力扩散到土体中，有效地控制基坑周边的位移。④本工程距海非常近，土层中的含水量很大，采用三重管高压摆喷止水帷幕，对基坑侧壁暴露的土体进行止水处理，防止基坑外的水大量进入基坑内，且对土体也有一定的加固效果，能起到稳定土体的作用。⑤基坑监测作为信息化施工的主要手段，在工程的施工中将起到控制与指导的作用。

3.2.2方案1

围护桩采用Φ1200@1800的人工挖孔桩，桩底若为强风化，则嵌固2.5m；若为中风化岩层，则布置Φ25竖向锚杆，锚入岩层2.4m。

桩外围采用Φ500的旋喷桩止水，进入砂层底面残积土1m，桩内侧采用喷射砼保证桩间土的稳定。

该方案最主要的不足之处为围护桩采用人工挖孔桩在拟建场地的地质条件下实施非常困难，且安全隐患很多。

3.2.3方案3

围护桩基本同方案1。锚杆2～3道，锚杆长度25～32m，端头采用土工织物桶体高压灌注水泥砂浆形成扩大头。

止水帷幕采用搅拌桩，搅拌标高至残积土层底。

该方案的不足之处在于锚杆端头处理技术在国内尚处于摸索阶段，且本场地很复杂，地层变化很大，可能造成锚杆承载力离散性大；搅拌桩遇填土中的块石、旧泊岸等施工困难，将形成薄弱环节。

3.2.4方案5

止水帷幕采用两种规格的旋喷桩：三重管Φ1000@1500、单重管Φ500@1000，进入强风化500。旋喷桩进入强风化岩施工较难。

3.2.5方案6

围护桩及锚杆设计基本同方案1。止水帷幕土层采用双排旋喷桩Φ500@425；强、中风化基岩裂隙水采用水泥注浆法，以形成基岩裂隙中的止水帷幕。强、中风化岩注浆形成止水帷幕难度非常大。

3.3设计概算比较

方案1～6的设计概算分别为2414，1339，2359，1805，1392和2294万元。

4中标方案专家评审意见

①本工程基坑围护采用冲（钻）孔桩加锚杆的支护方式是合适的。

②锚杆穿过砂层时应采取相应措施，保证成孔，并应保证具有足够的锚拉力。

③围护桩计算方法有：1/2分担法，逐层开挖法，弹性抗力法等，应采取两种不同计算方法分别计算，并互相校核。

④止水帷幕采用单排旋喷桩或摆喷，深度至强风化岩层表面，保证止水有效。

⑤基坑底标高以上的围护桩底外最好保留0.5～1m宽的岩体，以保证桩底稳定。