广东省冶金建筑设计研究院 广东 广州 510000
摘要：本文主要对某国际会展中心二期工程基坑支护设计进行了分析，并提出了设计合理化方案，以供参考。
关键词：国际会展中心二期工程；基坑支护；设计方案
一、工程概况
某国际会展中心二期工程拟建建筑面积约360000 平方米，其中地上建筑面积300000 平方米，地下建筑面积60000 平方米。本项目定位为以会展为核心的大型复合功能建筑群。会展二期主体呈双梳形布局，平面部分包括会展部分、会展配套、地下室、能源中心及仓库。拟建地下室为一层，层高9m，拟建场地基准面平均标高约为4.2m，地下室结构底板标高约为-4.8m。基坑安全等级为二级。
二、场地岩土工程地质条件
（1）场地地貌：属珠江三角洲海陆交互沉积地貌单元。第四系土层由人工填土、淤泥质土、粉砂、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾砂、卵石等组成；基岩为第三系始新世泥岩组成，控制深度范围内基岩揭露强风化、中风化及微风化岩。
（2）场地岩土层构成：根据钻孔揭示，按岩土层性质，可将勘探深度范围内的地层分为13 个地层单元。上覆第四系土层由人工填土、淤泥质土、粉砂、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾砂、卵石等组成，勘察深度范围内揭露之基岩主要为第三系始新世泥岩组成，钻探深度内，基岩揭露强风化、中风化及微风化岩。
三、场地水文地质条件
（1）本次勘察深度范围内之地下水有三层：主要为上层滞水、孔隙水和基岩裂隙水。第一层上层滞水赋存于第1 层人工填土层中，受降水和地表水回渗量影响较大，总体含水量较小；第二层孔隙水赋存于砂层中，为本场地主要含水层之一，略具承压性，水量较为丰富。其补给主要来源于大气降水、地表水向下渗透及附近河水补给，排泄方式以侧向径流和蒸发为主；第三层基岩裂隙水主要赋存于下部风化基岩的裂隙中，其补给主要来源于上部覆盖层孔隙水向下渗透及地下径流补给，排泄方式以侧向径流为主。
（2）经土工渗透试验、抽水试验及经验确定，素填土为弱~中等透水层，具有一定含水量；淤泥质土为微~极微透水性土层，富水性差；第3 层砂层为中~强等透水性土层，富水性较好；强风化基岩具弱~微透水性，富水性较差，中风化、微风化基岩具微透水性，富水性差。
（3）勘察期间实测钻孔初见水位埋深为1.00～1.60m(标高1.09～3.82m)，平均埋深1.34m（平均标高2.38m）；稳定水位埋深为1.20～1.80m(标高0.89～3.62m)，平均埋深1.54m（平均标高2.17m）。
四、岩土设计参数
根据场区岩土层的勘探、标贯测试工、土工试验结果及广东省《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）和广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》(BGJ/T15-22-2008),场地岩土层主要设计参数详见表5.1-1和表5.1-2。
五、基坑支护平面图（图1）
六、基坑支护剖面图(局部)（图2）
七、基坑支护设计建议
（1）本工程场地范围内淤泥质土层巨厚，为满足基坑整体稳定性、抗倾覆和抗隆起稳定性要求，从规范要求角度，围护桩计算嵌固深度较深。原设计文件中围护桩嵌固深度已经大幅超过计算深度，应进行适当优化。按照围护桩端嵌入卵石层、强风化、中风化三者之中任何一个地层不小于1.5m即可终孔，以优化桩长。
（2）该区域浅层以软土为主，围护桩净距过大会造成搅拌桩帷幕受力，易引起帷幕开裂。另外，采用大桩径、大桩距的方案经济性也相对较差。因此，建议缩小围护桩径，并将相邻桩间净距控制在200~300mm。结合计算，建议将φ1200@1600排桩优化为φ1000@1300。结合计算分析，桩长优化建议如下：
（3）淤泥质土层中开挖深度接近10m的基坑采用一道支撑变形较难控制，需要大幅增加围护桩桩径提高围护刚度，造价较高。而被动区土体加固对变形控制作用大小主要取决于施工质量，较难把控。通过确定合理的支撑道数和适当增加围护桩刚度的结构加强措施控制围护结构变形是比较可控的，建议结合周边环境情况和基坑变形控制要求对一道支撑(排桩φ1000@1300)与两道支撑(排桩φ850@1150)方案进行综合比较（两道支撑方案可大幅优化被动区土体加固），根据经济性和安全性选择合理的设计方案。
（4）基坑支撑体系以水平方向为主要受力方向，目前设计中支撑杆件高度大、宽度小的截面形式欠合理。建议支撑杆件采用宽扁梁，即支撑截面的宽度大于高度。支撑杆件高度取700~800mm，主要支撑杆件的截面宽度根据支撑截面受力计算确定。
（5）本工程场地范围内土层分布变化较大，砂层底标高分布高低起伏，建议结合基坑周边一圈的砂层分布情况，对隔水帷幕底标高分段进行细化和优化设计。原则上搅拌桩隔水帷幕位于基底以下6~7m，且帷幕底部嵌入到黏土层中不小于1.5m即可。
（6）被动区土体加固范围偏大，建议适当优化。如采用两道支撑方案，则建议取消被动区加固，如采用一道支撑方案，被动区加固应合理优化。角部空间效应较好，可不设置被动区加固。原则上建议在北、东、西三面跨中布置即可，布置范围为对应边长的1/3左右。同时被动区加固的布置也应结合土层分布和环境条件设计，在基底以下为砂层的区域，不宜设置被动区加固（例如南侧和东侧部分区域）。
（7）设计计算中地面荷载取值偏大，会造成围护桩配筋偏大。建议对基坑实施期间的施工荷载取20~25kPa，可以满足正常施工需求。
（8）排桩与地下室外墙净距1.5m偏大，建议取0.8m~1.0m，以减小土方开挖和回填量。正常施工条件下，可以满足地下室外墙防水施工要求。
（9）本工程基坑面积大（达1.7万m2），采用大角撑的布置、且每个角撑内部杆件均采用平行或正交布置，支撑刚度较弱，变形大，欠合理。同时大角撑覆盖面积过大，也不利于土方开挖，建议优化支撑布置。如采用对撑角撑方案，建议设置对撑桁架，并拉通边桁架，以增强支撑的整体刚度。另外，也可考虑采用圆环支撑布置形式。
（10）下坑取土坡道坡度1:4过陡，且一坡到底，施工车辆很难行驶，存在安全隐患。建议将坡度放缓至1:8，并确保坡道两侧放坡土体坡度足够缓，以确保安全。
论文作者:刘启文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期
论文发表时间:2017/11/15
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