某展览馆基坑支护结构与地下主体结构相结合的案例分析

刘鹏慧，王强，杨明

某展览馆基坑支护结构与地下主体结构相结合的案例分析

刘鹏慧，王强，杨明

（四川省地质工程勘察院集团有限公司，成都 610072）

在当今城市建设快速发展和有效国土地下空间的大背景下，基坑支护结构和地下室主体结构相结合的设计方式越来越得到人们的青睐，本文正是运用这种先进的设计理念，结合工程实际，在充分研究已有基坑支护结构和主体结构相结合的案例基础上，通过分析场地地层特征，周边环境、上部结构特征以及未来规划的基础上，探讨了某大型展览馆基坑支护设计和主体结构相结合的模式，提出了设计方案。

基坑设计；
地下空间；
主体结构；
抗滑桩；
可持续发展

城市建设的快速发展，深大基坑工程常采用大量灌注桩排桩和水平支撑或锚杆等作为临时结构（刘国彬等，2009）。临时围护体工程费用巨大，废弃在地下，浪费大量建筑材料，为后续工程留下了严重隐患。将基坑支护结构和主体结构相结合，施工期间利用地下结构外墙或地下结构的梁、板、柱兼作基坑的支护结构,不设置或仅设置部分临时围护体系,能减少浪费,能更有效地控制基坑变形,技术、社会经济效益较为显著（王建华等，2011）。本例基坑设计采用支护结构与主体结构相结合方式，采用抗滑桩、排桩+锚索对基坑进行支护，有效节约投资成本，为后续地下交通通道建设预留足够空间，实现了前述目标（王卫东等，2012-2013）。

1.1 工程概况

拟建工程规划用地面积11638.72㎡，规划建筑面积35819.22㎡。建筑层数3层，设2层地下室，结构为钢结构，采用挖孔桩基础（部分筏板基础）。基坑深度-11.15m。

1.2 场地地质条件

现场钻探揭露地层为人工堆积（Q4ml）素填土，中更新统冰水堆积（Q2fgl）粘土、粉土、中砂及卵石层。

杂填土①1：杂色，干—稍湿，含约40%的建筑垃圾等杂物，表层含有少量植物根系，厚度0.4~1.3m。

素填土①2：褐灰色、褐黑色，稍湿。主要由耕植土及新近回填土组成，成份以粘性土、粉土为主，含少量砂砾石，砾石含量大于25%。该层场地内普遍分布。

粘土②：灰黄色、褐黄色，稍湿，硬塑—坚硬，含少量铁锰质氧化物条斑及钙质结核，该层在场地内均有分布。厚度4.30～11.50m。

粉土③1：灰黄色，密实，稍湿～湿，含少量铁锰质氧化物条斑及钙质结核，底部含少量细砂，该层在场地内局部地方分布，厚度0.40～2.60m。

粉土③2：灰黄色，密实，湿，含少量铁锰质氧化条斑及钙质结核，分布于卵石层之中，该层只在35#钻孔中揭露，厚度1.00m。

中砂④：灰黄色，湿，结构松散。成份以长石、石英为主，次为云母及暗色矿物，呈薄层状分布在卵石层中，本次只在35#钻孔揭露，厚度0.40m。

卵石⑤：场地均有分布，卵石含量占60%～75%，母岩成分为灰岩、石英砂岩、砂岩、石英岩等，粒径一般2～20cm，局部含较多漂石（20%左右），呈圆状—次圆状，充填物为粘性土和细砂、中砂。根据野外钻探取芯鉴定及超重型动力触探测试成果，将卵石层分为：松散、稍密、中密、密实四个亚层。

场地内主要土体物理力学参数如表1。

2.1 基坑周边环境

基坑北侧、东侧和南侧临城市道路，西侧为已建建筑，周边三条道路标高544.0m左右(高差不超过0.2m)，基坑支护设计地面标高取544.0m。

2.2 建筑基础设计

拟建建筑基础为挖孔桩基础，±0.00=544.6m；
地下二层基坑开挖至抗水板底，标高-11.15m（含垫层厚度）；
地下一层抗水板底标高-7.4m（含垫层厚度）。

2.3 支护方案参数确定

本基坑支护分临时性支护和永久性支护。根据规划，基坑南东侧为下沉广场，考虑未来地下通道建设，该段采用永久支护。

基坑安全等级为一级，重要性系数1.1，临时性支护使用期限不超过1.5年，永久性支护使用年限同建筑使用年限。

临近道路荷载取15～25kpa，作业宽度3～5m，距坑边距离2m，荷载型式采用条形均布荷载。

根据设计要求，永久支护地段基坑周边荷载设计标准值15KN/m2。我院设计时，将基坑周边荷载设计值换算成2.0m厚土柱计算，荷载宽度取10.0m。永久段参数取值见表2，表中未列参数取表1。

表1 基坑设计参数取值

根据对场地周围环境和场内工程地质资料分析，采用相关软件计算，结合地区工程实践，临时性基坑支护采用悬臂桩（旋挖桩）和排桩 +锚索支护方案；
永久性支护采用悬臂抗滑桩（人工挖孔桩）和双排悬臂桩支护方案；
降水采用坑内明排。

详细勘察资料显示：下覆卵石含直径大于20cm漂石，为验证机械旋挖成孔可能性，在基坑支护设计前，现场进行一根桩机械旋控成孔试桩，试桩桩径1.2m，成孔深度18.5m，表明场地临时护壁桩采用机械旋挖成孔可行。

经多种形式支护结构综合比较，基坑支护设计布置215根护壁桩。

3.1 永久性支护

永久性支护段护壁桩有人工挖孔桩方形抗滑桩和机械成孔旋挖双排桩两种形式。抗滑桩间采用挡土板连接。根据基坑开挖深度和地质条件的不同，抗滑桩分为Ａ型、Ｂ型、Ｃ型：

Ａ型：97＃－109＃（98#除外）、167#-172#、174#-190#桩。桩长13.8m，尺寸2.5m（高）×1.5m（宽），间距4.0m。其中98#为保证该处永久支护段开挖边线建筑设计要求布置构造柱（图1）。

B型：110#-120#，桩长20m，尺寸4.0m（高）×2.5m（宽），间距6.0m。

C型：173#，桩长13.8m，尺寸 2.5m（高）×2.5m（宽），间距4.0m。双排桩156#-166#，桩长16.95m，桩径1.2m，间距2.3m，排距5.3m，桩顶采用冠梁和连梁连接。

3.2 临时性支护

临时性基坑支护采用悬臂桩或排桩 +锚索支护，桩顶采用冠梁连接。采用机械旋挖成孔。分四段：AB段、BC段、DE段和EA段。

AB段：
1#-36#，长14.55m，桩径1.2m，间距2.3m。设置一排锚索，长22m，采用4束7股A15.2钢绞线。

37#-57#，长15.05m，桩径1.2m，间距2.3m。设置一排锚索，长22m，采用3束7股A15.2钢绞线。

58#-67#，长11.3m，桩径1.2m，间距2.3m。

BC段：
68#-89#，长9.9m，桩径1.3m，间距2.3m。

90#-96#和98#：长13.3m，桩径1.3m，间距2.3m。

DE段 ：
121#-155#，长17.55m，桩径1.2m，间距2.3m。设二排锚索，第一排长22.5m，采用2束7股A15.2钢绞线;第二排长16.5m，采用3束7股A15.2钢绞线。

EA段：191#-215#，长16.05m，桩径1.2m，间距2.3m。设置二排锚索，第一排长23m，第二排长18m，均采用4束7股A15.2钢绞线。

4.1 护壁桩与冠梁（连梁）

（1）桩芯砼、冠梁和连梁砼、人工挖孔桩护壁砼、挡土板砼强度均为C30，桩冠梁（连梁）高1.0m，宽度同桩径；
98#连梁与99#相连；

（2）桩长和桩径不小于设计值；

（3）永久性支护段按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)控制桩中心偏差和垂直度偏差；

（4）临时性支护段桩中心偏差不大于20cm，垂直度偏差满足《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)要求；

图1 A桩型布置剖面图

（5）人工挖孔桩施工时，护壁强度达80%后方能拆模，随时保持孔内通风；

（6）护壁桩主筋采用对焊链接。冠梁（连梁）钢筋采用对焊或搭接焊接，单面搭接长度5d(d：钢筋直径)，双面搭接长10d。同一截面结头数量不大于50%；

（7）同根桩砼必须连续浇筑。

4.2 锚索

（1）锚索采用七股直径15.2mm高强度预应力钢绞线，极限强度标准值1860N/mm2;

（2）锚索孔径150mm，自由端采用PVC管穿管；

（3）锚索采用二次注浆，注浆体强度不小于20MPa，材料为纯水泥浆，水泥标号42.5，水灰比0.5～0.55，注浆压力1.0～2.0MPa；

（4）锚固体强度达到设计值75%后进行张拉锁定，锚索张拉应采用整体锁定；
张拉锁定值150～400KN。

4.3 桩间支护

（1）桩间护壁采用喷射砼，强度C20，平均厚度不小于60cm；

（2）桩间护壁植筋从冠梁底40cm开始；

（3）锚喷支护和桩间护壁设置泄水孔，采用直径30cmPVC管，植入土层5cm以上，桩间护壁泄水孔竖向间距2.0m，水平间距同桩距；

（4）人工挖孔抗滑桩桩间挡土板与抗滑桩钢筋连接采取与护壁施工时预埋筋相连，预埋筋位置须准确。

基坑支护桩与地下主体结构相结合永久支护体系由地下室主体结构、基坑支护桩以及两者之间支撑构件组成，支护桩作为主体结构一部分永久发挥作用，并可实现预应力锚索的回收，具有较好经济、环境效益（李连祥，2017）。

本例采用抗滑桩作为永久支护结构，简化施工工序，提高施工效率，为后续地下空间充分利用创造了条件，节省了建设投资，避免了资源浪费。

刘占博，任金明等．2021. 地下单体构筑物与深基坑支护一体化结果发展趋势[J]. 建筑结构. 51（增）.

王建华，左新明．2011. 深基坑支护结构与主体结构相结合的方式与特点[J].地质装备，12（6）.

王卫东，等. 2013．基坑支护结构与主体结构相结合关键技术[J]. 建筑工程.

王卫东，沈建．2012. 基坑围护排桩与地下室外墙相结合的“桩墙合一”的设计与分析[J]. 岩土工程学报，34（增）：303-308.

李连祥，李先军．2017. 支护桩与地下主体结构相结合的永久支护结构建筑科学与工程学报[J]. 34(２)：119-126.

Case Analysis on the Combination of Foundation Pit Supporting Structure and Underground Main Structure of an Exhibition Hall

LIU Peng-hui Wang Qiang Yang Ming

(Sichuan Geological Engineering Survey Institute Group Co. LTD, Chengdu 610072)

Under the background of rapid development of urban construction and effective utilization of land underground space. The combination of foundation pit supporting structure and basement main structure is more and more popular. This paper use this advanced design concept, combined with the engineering practice, in the full study for foundation pit supporting structure and the main structure on the basis of combination of case, based on the analysis of the ground characteristics, surrounding environment, superstructure characteristics and future planning, and discusses the mode of combining the foundation pit support design and the main structure of a large exhibition hall, and puts forward the design scheme.

foundation pit design; underground space; the main structure; anti-slide pile; sustainable development

P642.2

A

1006-0995（2022）04-0621-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.015

2021-11-09

刘鹏慧(1979— )，女，四川成都人，高级工程师，主要从事岩土工程、地质灾害、水文地质等方面的工作

杨明（1982— ），男，四川珙县人，高级工程师，长期从事水文地质工程地质及岩土工程勘察工作

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