摘要：随着经济发展水平的提高，高层建筑越发普遍，地下室作为高层建筑中重要组成部分，地下室施工尤其是基坑设计施工尤为重要。在实际项目过程中，基坑施工经常会面临复杂的场地环境，对于其基坑支护选型有着较高的要求，有鉴于此，本文对复杂周边环境条件下深大基坑的支护选型进行了探讨，希望能够给同行业提供一定的借鉴。
关键词：复杂环境；基坑支护；支护选型
一、工程概况及周围环境
1.1 工程概况
本工程功能较为复杂，包含商务、公寓、办公、酒店等功能并含两层地下室。
（1）基础型式：主楼为桩基+筏板，裙房为桩基+防水板
（2）基坑规模：投影面积约9.6万平方米，总周长约1267米；
（3）开挖深度：依据桩基图资料，约为 10.25米（底板）~15.60米（电梯坑）。
1.2周边环境
基坑周边具体环境情况如下：
（1）基坑东侧：为拟建道路，在本基坑工程之后修建，基坑内侧距红线最近距离约3.5m左右。
（2）基坑南侧：有已建道路，道路下方为运营中的轨道交通4号线。基坑边线距轨道结构边线距离较近，位于轨道交通保护区范围内。
（3）基坑西侧：分布有河道，距河道边最近距离约22.7m。
（4）基坑北侧：为拟改建的道路，下设有综合管廊，到基坑距离约14m，埋深约7.5m；
管廊的施工时间为：2016年11月至2018年2月，本基坑施工周期为2017年11月至2018年6月，存在施工进度穿插。
周边场地环境见下图1：
图1 施工场地周边环境图
二、工程地质条件
第①层：素填土，结构松散，层厚0.50～3.80米，全场地分布。
第②层：淤泥质粉质粘土夹淤泥，层厚0.60～8.20米，该层在东侧、西侧、北侧局部分布较厚，高压缩性的软弱土，对基坑围护结构影响较大，对控制基坑变形较为不利。
第③层：粉质粘土，中等压缩性，层厚0.80～5.90米，全场地分布。
第④层：粉土，中等压缩性，层厚0.80～6.60米，，主要分布在场地东南侧。
第⑤层：粉质粘土夹粉土，，高压缩性，层厚0.90～6.10米，全场地分布。
三、支护方案选型分析
3.1总体方案选型
在设计与施工阶段，应考虑安全性、经济性、先进性、可施工性，基坑支护方案对地下室工程乃至整个结构造价及施工进度有较大的影响。在基坑施工过程中，对其产生的变形影响需要严格把控，同时要降低对周边环境影响及推进整个项目顺利实施。通常，基坑支护方案一般做法为：明挖顺做法与盖挖逆做法。前者是运用较多，特点在于其支护结构与主体结构相对独立，对主体施工进度影响较小。后一种做法则需要与主体结构相互之间开展施工，优点在于可节省临时支撑设置，且基坑不易发生变形。综合考虑，本项目采纳明挖顺做法。
3.2． 基坑围护设计方案分析
3.2.1.整体方案选型比较
在深基坑支护方案设计阶段，应结合工程项目的水文地质状况、工期要素、造价要求等诸多方面的影响因素综合考虑，最终决定合理的基坑支护方案。在本项目中，基坑南侧现已有轨道交通四号线，且直线距离较近。依照轨道交通保护技术管理的相关要求，不采用分坑做法很难达到轨道保护的要求。为实现更好保护轨道交通安全运营及结构安全性，本设计方案考虑采用分坑，基坑共分为两期施工。一期位于轨道交通保护区范围内，采用地下连续墙与两道混凝土支撑，分区界面用地连墙隔断，二期采用地下连续墙（钻孔灌注桩围护）与一道混凝土支撑，外设一道止水帷幕。并经计算分析，该基坑在设计上变形满足了轨道保护的要求。
3.2.2.北侧二期基坑水平支撑体系方案选型
土层锚杆能够与土体锚固在一起，提供较大拉力，从而保持结构上的稳定性，实现建筑的变形量在可控的范围内。另一方面，锚杆可以避免采用大型机械，同时转孔孔径较小，可以实现材料的节省同时为地下工程提供开阔的作业面。优点在于节约造价，减少劳动力，缩短工期。由于本项目周边情况复杂、场地分布较厚的软弱淤泥质土及轨道交通的保护要求等因素，采用锚杆安全性较差，故采用水平支撑传力体系。
水平支撑的两种布置形式：对撑+角撑及圆环支撑。从结构受力与变形量控制角度，方案都具有可行性。就综合各类因素，两种水平支撑各有优劣：
（1）对撑+角撑体系
优点：
a.受力明确
通过中部对边设置对撑可以有效减少基坑中部的变形，角撑可以帮助缩短支撑的跨度同时增强角部的支撑刚度，且对撑加角撑的受力体系相对独立，受力明确。
b.分段施工、流水作业
对撑+角撑的体系相对独立，通过施工过程分块开挖，通过及时浇筑对撑可以有效控制基坑的变形。在每部分支撑达到强度后，可直接继续下一步开挖，提高施工进度。
c.第一道支撑可作为施工栈桥
在完成对第一道对撑及杆件加强后，可以作为施工栈桥，方便施工中挖、运土和材料堆放和加工用。通过扩大施工作业面的方式，提高了整体出土效率，达到既方便施工又减少施工成本的目的。
缺点：
但此体系中，对撑杆件的长度较大，因而收混凝土收缩变形的影响会带来支撑变形。同时由于支撑杆件较为密集，立柱较多，对挖土效率有影响，也会增加造价。
（2）圆环支撑体系
优点：
a.结构受力性能合理
在此体系中，钢筋混凝土主要以水平受压方式为主，能够充分发挥混凝土本身材料特性，同时可以提高整体刚度减少结构变形。
b.挖土空间大
圆环支撑可以开辟出较大的无支撑空间，在基坑施工中可以提供良好的机械挖土的作业条件。此种方式在土方开挖可以竖向分层，岛式开挖为主的方式，最后一层采用退挖方式，从而大大提高挖土效率，缩短整体基坑开挖时间。
缺点：
a.挖土的施工要求高，支撑形成周期长
在圆环支撑体系中，整体结构都有较高受力要求，每层土方施工中都需要圆环满足受力条件方可继续。同时圆环均匀受力要求也相应的对土方开挖有一定限制和条件。但因为整体基坑面积较大，每一层圆环支撑的整体形成及每层土方开挖持续时间较长，因而整体施工进度会有一定程度的滞后。
b.对施工要求高
施工必须保证圆环的曲率和平整度，另外，开挖时要按照均匀对撑开挖，制定并严格执行详尽的施工开挖方案。
综合各种因素，本项目最终采用钻孔灌注桩+三轴搅拌桩止水帷幕+一道钢筋混凝土圆环支撑体系，见下图2。
图2 基坑支护平面图
北侧二期基坑的面积较大，支护结构的安全等级为一级，减少对周边环境影响，其基坑开挖至关重要。在基坑施工过程中，合理的土方开挖顺序对基坑施工至关重要，整体可以采用“先撑后挖，分块分层开挖，均匀对称，盆式开挖”的原则。本项目计划先从中心岛然后扩散到四周进行开挖，确保圆环支撑和围护体系能够逐步均匀受力，同时在开挖过程中加强施工监测，对数据及时反馈并指导施工。由于水平圆环撑梁超长及受力特性，浇筑不合理时产生较大温度应力及收缩应力，采取合理分段施工，支撑梁浇筑时采取措施进行挠度控制等方法以减少基坑变形影响；本地下室较大，标段较多，对项目管理要求较高，要协调各标段施工的同步性，才能保证支撑拆除。
四、结语
在地下室施工中，基坑是至关重要一个环节，必须结合周边环境、水文及工程地质条件综合考虑。尤其在确定支护形式设计过程中，地基土参数的取值、地下水位，周边环境等对设计产生很大影响。在基坑设计时应充分考虑综合设计的重难点，并应考虑工程进度与工程造价的影响因素，采取对基坑支护设计方案对比优选，选择适合项目的基坑设计方案，确保深基坑的施工安全性及工程的进度、投资的可控性。
参考文献
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论文作者:沈卫东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/2
标签：基坑论文; 圆环论文; 结构论文; 受力论文; 体系论文; 场地论文; 周边环境论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;