既有地下室旁非對稱荷載基坑單側支護的應對措施

曠翀

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海 200125）

1 引言

更新是城市永恒的主題，是城市保持活力的來源。城市發(fā)展面對新階段新形勢，必須把生態(tài)和宜居放在更加突出的位置。然而城市土地資源又嚴重短缺，導致道路建設與生態(tài)宜居之間產生矛盾。

深圳市南山區(qū)蛇口街道某地塊，三面環(huán)海，擁有得天獨厚的海景資源。該地塊原為漁業(yè)生產用地，周邊環(huán)境臟亂差，與城市新發(fā)展理念格格不入，因此，被納入城市更新規(guī)劃。為提升城市形象和濱海地區(qū)公共活動品質，提高公共配套和商業(yè)服務水平，該地塊將建設成為集商業(yè)、辦公、酒店及公寓等功能為一體的城市綜合體。為貫徹城市更新理念，打造生態(tài)宜居城市，該綜合體四周的道路設計為地下環(huán)路，道路上方地面設計為濱海休閑綠地，實現地下行車、地面行人的人車分流。本工程平面圖見圖1。

圖1 工程總平面圖

2 工程概況

2.1 綜合體基坑概況

綜合體項目總占地面積31 148 m2，計容面積176 790 m2，包括1棟約280 m的超高層辦公樓，2棟約150 m的公寓以及裙房商業(yè)。基坑南、西、北三面環(huán)海，用地紅線距海堤頂邊線32～35 m。場地現狀為某漁港公司和蛇口水產品批發(fā)市場，地勢較平坦。綜合體地下室外墻退紅線3 m，基坑支護結構內邊線距地下室外墻外邊線1.5 m。

項目設3層地下室，正負零對應的絕對標高為5.90 m，基坑底絕對標高為-11.80 m，周邊地面標高為4.10 m，基坑開挖深度為15.9 m。圍護結構采用咬合樁+內支撐支護。3棟塔樓分布于場地的3個角落，為方便塔樓施工，支撐采用3個環(huán)撐加桁架撐加若干輻射撐和角撐的形式。

2.2 地下環(huán)路基坑概況

地下環(huán)路道路橫斷面布置為0.25 m路緣帶+3.5 m車行道+3.5 m緊急停車帶+3.5 m車行道+0.25 m路緣帶=11 m，兩側結構壁厚為0.9 m，兩側各預留1m的施工空間，基坑總寬度為14.8 m，地下環(huán)路剖面見圖2?；拥讟烁咦畹蜑?4.5 m，周邊地面標高為4.10 m，基坑最大開挖深度為8.6 m。圍護結構靠海一側采用0.6 m厚地下連續(xù)墻，靠綜合體一側利用已經施工的咬合樁?；映书L條形，支撐采用一道混凝土支撐+鋼斜撐換撐。

圖2 地下環(huán)路與綜合體地下室位置關系示意圖

3 工程地質

場地原始地貌單元為淺海海灘，地形起伏不大，原地面時常被海水淹沒。地表廣泛發(fā)育海相淤泥（淤泥質土），后經大面積填海造陸，人工堆填黏性土、砂礫和碎塊石、局部為建筑垃圾，填筑過程對場地的淤泥存在擠淤現象，原始地貌已不復存在。場地三面環(huán)海，外側為碼頭結構，現狀為市政道路。根據鉆探揭露，場地內地層自上而下依次為：第四系人工堆積層、第四系海陸交互相沉積層、第四系殘積層，下伏基巖為早白堊世燕山四期花崗巖。

土層從上至下的分布情況及其土層參數見表1。

表1 土層參數表

4 存在的問題及解決方案

4.1 存在的問題

綜合體地下室為地下3層，地下環(huán)路為地下1層，為節(jié)省造價，地下環(huán)路基坑與綜合體基坑共用圍護樁。目前，綜合體基坑正在施工中，已完成地下室底板、B2板的施工，正在進行B1板的施工。地下環(huán)路尚未開始施工，二者建設時序不一致。

建設單位為充分利用地塊規(guī)劃紅線內的面積，決定綜合體地下室地下1層范圍內僅澆筑框架柱，地下1層外墻不澆筑，待地下環(huán)路主體結構施工完成后，再鑿除綜合體與地下環(huán)路之間的圍護樁，將地下室外擴3 m至紅線邊，綜合體地下1層范圍內圍護樁與地下室之間的空隙不回填土方。而地下環(huán)路基坑需利用綜合體基坑的圍護樁，導致地下環(huán)路基坑承受非對稱荷載，形成單側支護的基坑，給地下環(huán)路的基坑設計帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

4.2 解決方案

通過對最新邊界條件的梳理，提供以下4種解決方案。

1）方案一。將地下環(huán)路基坑由內支撐改為錨桿方案，在地墻上設置錨桿，取消與綜合體基坑共用圍護樁。

2）方案二。在咬合樁頂圈梁外側設置傳力帶，傳力帶支座設置在綜合體頂板外緣，將地下環(huán)路基坑的支撐荷載傳遞至綜合體地下室的頂板上，見圖3。

3）方案三。在咬合樁頂圈梁外側設置鋼斜撐，斜撐支座設置在綜合體B1板框架柱位置，將地下環(huán)路基坑的支撐荷載傳遞至綜合體地下室的框架柱上，見圖4。

圖4 方案三剖面圖

4）方案四。在綜合體基坑的咬合樁外側設置加肋板，加肋板設置企口作用在綜合體B1板外緣，通過加肋板對咬合樁進行加強，基坑支撐與加肋板對齊布置，見圖5。

圖5 方案四剖面圖

方案比選如下：

方案一，根據地勘報告，本工程場地存在較厚的淤泥地層，且距離基坑外側10～15 m存在碼頭結構。碼頭結構為底部采用鋼筋混凝土預制圓筒，內部回填砂，圓筒上部設置現澆混凝土胸墻，胸墻內部設置消浪塊和中空消浪室。采用錨桿會對碼頭結構產生破壞，因此，該方案不合適。

方案二，地下環(huán)路基坑通過傳力帶支撐于地下室頂板，經復核，支撐荷載施加在主體結構頂板后，頂板彎矩及扭矩均有所增加，原設計配筋不滿足受力要求，主體結構設計單位未同意該方案。

方案三，地下環(huán)路基坑通過鋼斜撐支撐在地下室框架柱上，導致B1層施工工期增加，后續(xù)的機電安裝配套工程也受影響，造成地下室工期延長，建設單位未同意該方案。

方案四，在咬合樁外側設置加肋板對咬合樁進行加強，加肋板在地下環(huán)路基坑開挖之前即可進行施工，工期可滿足建設單位的要求，因此，方案四定為推薦方案[2-3]。

5 推薦方案計算分析

確定最終采用的方案后，需對其計算分析，以論證其可行性。綜合體地下1層范圍內圍護樁與地下室之間的空隙不能回填土方，而地下環(huán)路基坑需利用綜合體基坑的圍護樁，從而導致咬合樁處于懸臂狀態(tài)。因此，計算時需重點關注咬合樁的受力和抗拔承載力是否滿足地下環(huán)路基坑的要求。

采用Autodesk Robot有限元分析軟件對咬合樁加肋板進行分析，建立有限元模型見圖6。

圖6 有限元計算模型圖

咬合樁軸力計算結果見圖7，彎矩計算結果見圖8。

圖7 軸力計算結果

圖8 彎矩計算結果

6 結論

通過計算表明，采用加肋板對綜合體基坑咬合樁進行加強，能有效改善咬合樁的受力狀況，避免咬合樁處于懸臂狀態(tài)，使得地下環(huán)路非對稱荷載基坑單側支護具備可實施性。地下環(huán)路基坑得以有序施工。

本文通過實際工程案例，詳述了該工程實施過程中產生的困難，通過多方案比選和論證，針對上述工程難點，創(chuàng)新性地提出了非對稱荷載基坑單側支護的應對措施，可為后續(xù)類似項目提供工程借鑒。