南昌华茂深大基坑围护施工技术研究与分析

【摘要】本文通过两种竖向围护的比较与分析以及三种水平向围护结构的比较与分析，从安全性上、经济性上、施工进度上以及环保节能低碳上进行综合比选，得出预应力鱼腹梁组合式钢支撑+钢筋混凝土与水泥土搅拌桩咬合支护是最优基坑施工方案。

【关键词】基坑;预应力鱼腹梁组合式钢支撑;钢筋混凝土与水泥土搅拌桩咬合支护

1工程概况

本项目位于南昌市红谷滩新区丰和大道与世贸路交汇处西南侧，场地西侧为世纪中央城。拟建一幢大型购物中心，地上四层，地下三层;工程总用地面积约16255m2，总建筑面积81618m2，其中地下室建筑面积约46776m2。

本工程均采用相对标高，±0.000相当于绝对标高23.750m。场平标高为-0.5～-1.0m，基坑底标高-11.500～-15.100，基坑深度11.00～14.60m，基坑围护周长约668m，面积约为18270m2。图1基坑平面位置图。

图1基坑平面位置图

2 地质情况

2.1 场地地表水

勘察场地内无地表水，场地东侧约1km处是江西省第一大河流--赣江。

2.2 场地地下水

地下水分为三类：

上层滞水：主要赋存于填土层之中。

孔隙性潜水：主要赋存于第四系全新统冲积层的

稍密～中密状砂土中，地下水位埋深较深，勘探期间测得稳定地下水位埋深10.00～13.80m。

红色碎屑岩类裂隙孔隙水：主要赋存于场地第三系新余群砂砾岩、粉砂岩层的裂隙中，主要受上部第四系松散层中的孔隙水补给。

土层分布情况详见表1，土场地岩土分布情况详见图2。

层号 土类名称 层厚（m） 重度（kN/m3） 浮重度（kN/m3） 粘聚力（kPa） 内摩擦角（度）

1 杂填土①1 3.9 17.5 - 0 8

2 淤泥质土①2 2.6 16.9 - 8 9

3 粘性土②1 4 19.1 - 16 10

4 中砂③1 5.5 19 9 0 31

5 粗砂③2 3 19 9 - -

6 砾砂③3 1.7 19.1 9.1 - -

7 强风化岩④1 0.7 20 10 - -

8 中风化岩④2 10 22 12 - -

表1土层分布情况

图2场地岩土分布情况

2.3 不良地质情况

场地内未见滑坡、泥石流、崩塌、危岩体及溶洞等不良地质作用;场地范围内亦未见防空洞、古河道等对工程不利的地下埋藏物。但场地周边分埋藏有煤气管道、通信光缆、强弱电线、给排水管道等埋藏物。

2.4基坑围护安全等级

综合本基坑开挖深度、地质条件、水文条件以及基坑周边环境，根据行业标准《建筑基坑围护技术规程》（JGJ120-2012）本基坑安全等级为一级。

3基坑围护施工方案比选

3.1 基坑特点分析

⑴基坑为超深大基坑：基坑呈长方形，长边约230m，短边85m，开挖面积约18270m2，为深大基坑，属于一级基坑。

⑵位于软土和流砂地层中，水土压力较大：该基坑周边的地层分布为杂植土①1、淤泥质粘土①2、粉质粘土②1、淤泥质粉质粘土②2、中砂③1、粗砂③2和砾砂③3等，基坑底位于中砂③1中，表明该基坑围护结构承受的水土压力大，易产生漏水、流砂，引起周边建筑、管线的沉降和变形。

⑶周边环境复杂：该基坑位于红谷滩新区丰和大道与世贸路交汇处西南侧，基坑的西侧和南侧为世纪中央城，基坑开挖边线距世纪城的地下室外墙最近点约6.5m，最远点也只有10m;基坑的北侧、东北侧和西北侧与地铁站临近。基坑周边环境十分复杂，基坑开挖过程对这些建筑物的保护要求是很高的，从而对围护结构的要求也较高。

3.2竖向围护结构选型

3.2.1灌注桩+止水帷幕

图3灌注桩+止水帷幕合桩

⑴灌注桩+止水帷幕围护优点

混凝土灌注桩施工技术成熟，止水帷幕效果好。

⑵灌注桩+止水帷幕围护存在的不足

①施工工期长：止水帷幕与灌注桩需分别养护，时间较长，影响工期;②灌注桩间的土体仍为原状软土，开挖后易流失，形成空洞;③灌注桩间土体流失后，导致水泥土止水帷幕受力不均匀，易开裂、漏水;④水泥土止水帷幕位于灌注桩后面，开挖后出现漏水点难以发现，处理难度大;⑤工程造价较高。

3.2.2水泥土与混凝土咬合桩

图4水泥土与混凝土咬合桩

水泥土与混凝土咬合桩特点：

①施工速度快;②无泥浆排放，绿色环保;③采用专用机具确保了成桩的垂直度、搭接量、止水效果好;④挡土的混凝土围护桩与止水帷幕两者合为一体，解决了混凝土灌注桩间土流失等一系列问题，缩小了围护结构占用的施工空间，可扩大地下室的空间;⑤成孔无扩径，可节约13%的砼;⑥不使用泥浆护壁，成桩质量高;⑦与传统的灌注桩+止水帷幕支护型式相比，工程造价低。

3.3水平围护结构选型

3.3.1预应力锚索

⑴优点

施工方便，速度快，工期短，造价较低。

⑵存在问题

①锚索施工对世纪中央城桩基伤害较大;②锚索施工扰动会引起周边建筑沉降;③锚索在砂土中施工质量难以控制，控制基坑变形能力差;④锚索难以施工且成本较高。

3.3.2混凝土支撑

⑴优点

传统工艺，刚度大，控制变形能力好。

⑵存在问题

①施工工期长;②施工空间小，不利于土方开挖及主体结构施工;③不利于节能环保，拆撑易产生噪音污染，影响周边居民生活;④成本较高。

3.3.3混凝土支撑

⑴优点

①主动控制基坑变形，对基坑周边环境影响小;②采用标准化构件，支撑安装与拆除方便，工期短;③施工操作面大，便于土方开挖及主体结构施工;④可重复利用，节能环保;且在安装与拆除过程中无噪音污染，不会影响周边居民生活。

⑵存在问题

施工要求高，需要专业队伍进行施工。

图5预应力锚索支护剖面图

图3-4混凝土支撑平面布置图

图3-5预应力装配式支撑（IPS）平面布置图

4结论

通过几种围护方式的比较与分析可得出如下结论：

⑴预应力鱼腹梁组合式钢支撑安全性好：主动控制基坑变形，可预防周边建筑、道路、管线的沉降，基坑开挖对周边环境的影响小;延性破坏，一旦发生险情，有充足时间处理。

⑵预应力鱼腹梁组合式钢支撑能保证施工工期：安装后不需要养护，一层支撑只需7～10d即可组装完成，大大减少施工工期;构件之间用螺栓连接，易拆除，一层支撑拆除时间只需3～5d;支撑数量少，土方开挖工作面大，土方开挖工期短。

⑶预应力鱼腹梁组合式钢支撑在相同的安全系数下，工程造价低。

⑷预应力鱼腹梁组合式钢支撑节能环保，符合低碳要求：可重复利用，构件之间用螺栓连接，较易拆除，对环境影响较小，节能环保，符合国家节能减排产业政策;且在安装与拆除过程中无噪音污染，不会影响周边居民生活。

综上所述，本基坑围护施工方案选用预应力鱼腹梁组合式钢支撑+钢筋混凝土与水泥土搅拌桩咬合支护。

参考文献：

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