1.湖北地矿建设勘察有限公司 湖北武汉 430072
2.武汉地质勘察基础工程有限公司 湖北武汉 430072
摘要：武汉华电集团华中总部研发基地项目深基坑支护工程，具有基坑开挖深、平面大、形状不规则、开挖方量大、地下水位高、周边环境紧张、工期紧的特点，为保证基坑支护的整体安全性和可靠性，且满足塔楼开发进度，工程选用地下连续墙加三层混凝土支撑为主要的支护体系。从平面选型、工期分析、现场施工状况对支撑布置形式进行了比较分析，确定了本项目支撑的布置形式，并对关键节点进行处理加强，为后期的深大基坑的支撑布置形式的合理选型积累了经验。
关键词：深基坑；支撑；布置形式；关键节点；技术研究
1工程概况
华电集团华中总部研发基地项目（武汉江城之门项目）位于武昌区沿江大道和新河街交汇处东南角，项目由一栋54层国际5A甲级写字楼（研发）及裙楼组成。主体结构采用门型双塔设计，主塔楼（54F）高度233.60m，双塔自47F开始连通。地上54层，地下4层，主体结构施工体量大。基坑开挖深度达20.0m，基坑开挖过程中，需严格控制施工对周边环境的影响。
根据本项目岩土工程勘察报告，与基坑支护设计相关的土层参数如表1所示。
表1 基坑设计参数
基于项目实际条件，采用整体顺作，选用落底式三合一地连墙及混凝土内支撑为主要支护体系，在满足上述要求的同时，确保土方开挖及主体结构塔楼的顺利施工，本项目共设计三层混凝土内支撑。
2支撑平面布置类型及选型思路
2.1支撑方案所需特点
采用整体顺作方案的一般支护平面选择“圆环支撑+辐射杆件”或“角支撑+对顶支撑”的支撑形式[1-3]。对于本项目平面支撑方案应具备以下几个特点：
（1）塔楼同步超前施工
通过优化支撑的布置，将超高层塔楼核心筒结构置于可独立拆除的支撑以外，支撑施工完成即可进行该区域土方开挖，地下主体结构施工完成，即可拆除该区域支撑，使得超高层塔楼施工尽量不受其余区域支撑施工的影响，可“超前”施工。从而大大提高塔楼施工速度，尽快实现业主对工程形象的进度要求。
（2）土方挖运简便
提供较大的无支撑面积，便于土方挖运。
（3）支撑受力均匀
支撑相对受力均匀，支撑结构变形与支护结构比较协调，有利于基坑安全。
2.2整体圆环支撑+辐射杆件体支撑方案特点
整体圆环支撑[4-7]+辐射杆件体支撑[8]方案特点如图1所示：
①圆环支撑适用于任何形状平面布置的基坑，其通过辐射杆件和圆环支撑可有效调节支护结构受力，对于本案比较适合。
②采用圆环支撑能够充分发挥混凝土材料的受压性能使得结构受力合理，圆环支撑体系，无支撑面积大，且具有较大的刚度，有利于控制基坑的变形，是超大基坑平面支撑常用的一种形式，对于本案，也比较适合。
③支护无支撑面积较大，土方挖运方便，可提高土方挖运速度、缩短基坑土方挖运工期。
图1 圆环支撑平面布置图
④圆环支撑必须要求同步拆撑，对后续地下室主体结构施工进度影响较大。那么将会使得单一的工序作业时间加长，流水节拍拉长，不利于形成合理有效的施工搭接，从而降低施工效率。
2.3角支撑+对顶支撑方案点
角支撑+对顶支撑方案点。
①.适合于形式较为规则的基坑，但对于本案，基坑平面极其不规则。
②相对独立的支撑区域可分区开挖、支撑施工、拆撑，形成交叉流水作业不仅可以保证塔楼区域超前施工，而且可以提高施工进度，但对于按，单独的支撑体系仅为右上角及左下角两个小角，优势不明显。
③便于土方挖运和地下室主体结构的分区施工，大大提供施工效率。但对于本案，无支撑区域面积不大，且两栋塔楼都有被支撑覆盖区域，支撑布置明显影响塔楼施工。
2.4双半圆环支撑+对顶支撑方案特点
双半圆环支撑+对顶支撑方案如图2所示。双半圆环支撑基本都具备圆环支撑的所有优点[9-10]，但在以下几个方面更优于圆环支撑及角撑：
无支撑面积更大，能够最大化的提高挖土效率。
②对塔楼影响最小，基本未对两栋塔楼造成影响，只对左侧塔楼左下角局部钢管柱有影响。
圆环支撑+对顶支撑平面布置
3支撑竖向布置类型及选型思路
基坑的开挖挖深度约18m，局部塔楼落深区（距离地下室外墙最近约 10m）接近20m，综合考虑地层条件、地下室层数、支护结构内力、变形情况、土方挖运及综合造价等因素，结合经验，整体采用三道水平钢筋混凝土支撑是可以满足支护结构安全的基坑竖向支撑布置[11-12]如图3所示。
（1）本工程主体结构负一层层高为5.60m，而基坑边线与周边环境距离较近，不具备较大下落首层支撑标高的条件，则在地下室负一层以上需设置一道水平支撑，第一道支撑竖向位置在确保周边环境（围墙、管线）安全的前提下尽量下放，主要是为后期机电及管线留下足够的埋设空间，避免后期钻孔埋设施工不便，且有渗漏之虑。第一道支撑中心标高设在-2.90m，冠梁顶以上部分采取放坡或垂直挡墙处理。
（2）第二道支撑位置考虑土方开挖便利性、主体结构施工及拆撑工况要求，考虑最后一层土方的挖运周期，需要在地下室底板施工完成后拆除第三道支撑的逆工况，将支撑中心确定为-9.00m。
（3）第三道支撑位置考虑土方开挖便利性、主体结构施工及拆撑工况要求，支撑中心为-13.60m。
图3 基坑竖向支撑布置详图
4关键节点技术研究
因支撑局部杆件对塔楼钢管柱吊装及施工造成影响，根据项目特点，钢管柱主要受上下三层环梁的影响。需要对支撑杆件进行处理，避免对塔楼钢管柱吊装及施工影响。根据实际情况对塔楼钢管柱穿环梁区域做了如下处理：
①环梁预留洞口处理。钢立柱直径为1200mm，现对环梁进行预留1350mm洞口处理，并对洞口进行预留钢套筒，并对洞口处做配筋加强，保证洞口处刚度，加强大样如图4所示，钢套筒内径1350mm，外径1350mm，用单根长度为3000mm@200mm（沿钢套筒轴心方向）的正五边形钢筋外切于钢套筒，并在钢套筒外侧用1000mm钢筋锚固。
②环梁加宽处理。对塔楼钢管柱穿环梁区域进行了加宽2.5～3.0倍处理。为保证环梁支撑的刚度，并进行配筋加强。
图4 环梁开洞处刚度加强大样图
5结语
1、本项目平面支撑体系选用双半圆环支撑+对顶支撑体系，能保证较大的无支撑区域，且能够最小的影响塔楼施工，能有效的提高工程形象进度。
2、合理的竖向支撑体系能提高土方开挖便利性、主体结构施工及拆撑便利性，且能为后期机电等项目提供便利。
3、关键节点的有效处理，技能降低对塔楼施工的影响，也能保证整个支撑体系的稳定性和安全性。
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论文作者:陈卫华1,胡福洪2
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/17
标签：基坑论文; 塔楼论文; 圆环论文; 土方论文; 结构论文; 工程论文; 项目论文; 《建筑细部》2018年第26期论文;