談運動場改造項目深基坑支護設計

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摘要：在深基坑支護技術的設計中，從某運動場改造基坑特征的項目實際出發(fā)，提出了相應的支護設計技術方案，并從工程角度深入分析了支護模型，得出支護設計應用效果，對深基坑支護技術予以驗證，明確運動場改造項目中應用深基坑支護是可行的。

關鍵詞：運動場；深基坑；改造項目；支護設計

引言

深基坑支護技術的專業(yè)性較強，在應對復雜環(huán)境或需要使用復雜結構體系時，往往需要跳出常規(guī)思維，采取多種方式進行對比選擇，應用多種手段進行計算分析，確保支護技術具有適應性、可行性[1]。

1工程概況

廈門某運動場改造項目用地面積約91224.955m2,總建筑面積108060m2，地上建筑面積2610m2，地下建筑面積105450m2。主要擬建物包括地下停車場、訪客中心商業(yè)及其單層通道（人行通道和車行通道）。主體建筑基礎采用灌注樁基礎型式和局部采用淺基礎型式。從周邊環(huán)境情況來看，改造工程范圍北側(cè)為校園內(nèi)的群賢路，用地紅線范圍外約40m為群賢樓等建筑；南側(cè)距離用地紅線外約2.5m為大學路；西側(cè)距離用地紅線外約2.0m為演武路；東側(cè)為校園內(nèi)的博學路。擬建地下室外墻距離用地紅線：北側(cè)9.5～10.2m，東側(cè)50~70m，南側(cè)4.4~15.6m，西側(cè)約104.7m。其中場地西側(cè)有體育館及游泳館，體育館距離擬建地下室外墻約17.58m，游泳館距離擬建地下室外墻約15.4~19.6m，體育館與游泳館之間擬建一地下人行通道，地下人行通道距離體育館和游泳館約7.0m。運動場的地下是市政管網(wǎng)，地下室范圍線周圍有較多管道分布。在改造工程中，地面有古樹、標志性物體需要采取必要的保護措施

2運動場改造項目的基坑特征

運動場改造項目基坑開挖深度為14.10~17.50m，附屬通道部分開挖深度為4.00~8.60m?；觽?cè)壁揭露土層主要為雜填土、填砂、淤泥、中粗砂、粉質(zhì)黏土等，坑底影響深度范圍土層主要為淤泥、中粗砂、粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏性土、風化層等；基坑周長約1145m，基坑面積約51160m2。

3支護設計技術方案擬定

運動場改造場地屬于海灣灘涂區(qū)，淤泥砂層較深。地質(zhì)條件復雜，地下水量豐富，受海潮影響明顯。本工程為原施工場地改造工程，基坑開挖深度大，開挖和支護難度大，止水排水存在挑戰(zhàn)；周圍環(huán)境條件復雜，周邊建筑物、道路對變形敏感，變形指標控制要求嚴格；項目建設周期短，位于老城區(qū)大學校園中，地下室土方開挖運輸難度大[3]。

3.1基坑支護方案

在進行支護方案設計中，針對逆作法、灌注樁+內(nèi)支撐、灌注樁+預應力錨索、雙排樁等形式進行對比，最終選擇的支護方案如下：場地北側(cè)為校園內(nèi)道路，用地紅線范圍外約40m為群賢樓等建筑（屬重點保護文物，對變形極為敏感）；場地紅線外40m范圍內(nèi)具備施工錨索的地下空間，所以場地北側(cè)采用灌注樁+預應力錨索支護。預應力錨索采用旋噴擴孔錨索，以應對淤泥層中普通錨索受力性能差的弱點。此范圍存在二層地下室內(nèi)縮所留出的一個3～5m空間，設計中將此范圍被動區(qū)加固體的攪拌樁樁頂標抬高3m左右，以輔助減少該側(cè)支護結構的變形。場地東側(cè)為校園內(nèi)道路，道路外邊緣為泄洪溝，場地外具備施工錨索的地下空間。因東側(cè)存在景觀造坡、永久采光區(qū)域及露天車道等設計需求，故該側(cè)支護結構基本為永久性支護，深度普遍在16～18m。為適應上述要求，分別采用了單排樁+錨索體系、雙排樁+錨索體系、雙排樁與單排樁+錨索體系聯(lián)合支護等方式進行支護。當?shù)刭|(zhì)條件不滿足景觀造坡坡率要求時，采用局部水泥土攪拌樁地基改良方式來保證坡體穩(wěn)定性；局部區(qū)段樁頂標高抬高至地面，同時調(diào)整錨索標高以避讓已施工的改造后的泄洪溝。場地南側(cè)距離用地紅線外約2.5m為大學路（存在市政地下管網(wǎng)）。南側(cè)存在露天車道的設計需求，該側(cè)支護結構具有部分臨時+部分永久性支護的功能。考慮地下車道施工，采用雙排樁與單排樁+錨索聯(lián)合支護等方式進行支護，局部有條件的采用部分角撐。場地西側(cè)基坑深度超過15m，同樣具有永久支護的功能需求。而西側(cè)的體育館及游泳館距擬建地下室外墻約15.4～19.6m，對變形敏感，環(huán)境條件復雜。因存在既有的體育館及游泳館的基礎，無法采用灌注樁+預應力錨索形式支護，若采用雙排樁與單排樁聯(lián)合支護的形式也存在相互影響明顯、變形過大的弊端。經(jīng)過經(jīng)濟對比，若采用對支護結構外10～14m范圍進行地基改良的方式，降低外圍水土壓力對支護結構的直接影響。

3.2基坑止水、降排水方案

采用第一排到第二排三軸攪拌樁形成全封閉止水帷幕，開挖時設排水井進行降水排水，輔以明溝、集水井排水，保證作業(yè)施工順利展開。

4支護模型分析及探討

（1）采用改良基坑外一定范圍地基土的性狀以達到減少主動土壓力的方式，協(xié)助改善支護體系的受力條件。不同于地基土的成層特性，此方法改良的土體界限類似于土體的水平向分層，因此常規(guī)的計算方式并不能用于分析其土壓力的作用機理。設計中為了尋求其有利證據(jù)，借鑒了被動區(qū)地基改良對被動土壓力的提高效應分析方式，改良墻背土體參數(shù)來進行量化設計。此外，利用力傳遞法，假定地基改良區(qū)域為重力式擋土墻，采用理正軟件分析，并假定不足部分百分百傳遞給支護體系進行復核，取不利結果進行設計。（2）多工法聯(lián)合支護時，概念設計及結構分析缺一不可，且結構分析需要采用多種計算模型（如力傳遞法、等代剛度法等）相互驗證。多種結構聯(lián)合支護在復雜基坑設計中應用十分廣泛，但是相應規(guī)范及計算理論發(fā)展相對滯后，目前沒有較為嚴謹?shù)囊罁?jù)性規(guī)范文件和計算模型可供利用，設計需要在概念可靠、理論有支撐的前提下進行。本設計中多數(shù)聯(lián)合支護結構應用在永久支護中，考慮到雙排樁作為永久性支護結構的計算軟件尚不成熟，永久結構計算只能采用等代剛度法進行基礎分析。將雙排樁等代為等剛度的單樁先進行受力分析，再應用分析成果對雙排樁進行配筋計算，而外側(cè)單樁對內(nèi)側(cè)雙排樁的影響則采用力傳遞法來計算其相互之間的影響。

5支護設計應用效果

5.1止水效果良好

上述各支護體系有良好的變形控制效果，采用一排至二排三軸攪拌樁形成全封閉止水帷幕，并設置疏干井進行開挖期間降水疏干輔以明溝+集水井排除積水。該方案止水效果良好，為后續(xù)基坑開挖及地下結構施工提供便利條件。

5.2沉降變化滿足要求

基坑工程從2015年12月20日開始施工，至2017年7月25日基坑完成回填，共計監(jiān)測239次?；颖O(jiān)測最大變形量指標如下：基坑坡頂最大水平位移為14.8mm，基坑坡頂最大沉降為8mm，測斜點最大位移為14.2mm，水位觀測點最大變化為567mm,周邊道路沉降觀測最大變化為35.3mm，鋼筋、錨索應力監(jiān)測值小于或接近預警值，符合國家規(guī)范關于基坑變形控制的要求。校內(nèi)建筑（群賢樓、游泳館、體育館）沉降觀測最大變化為6.4mm，校園外南側(cè)建筑（國家海洋局第三海洋研究所）沉降觀測最大變化為1.9mm，校園外南側(cè)房屋（海洋新村）沉降觀測最大變化為2.0mm，符合規(guī)范中建筑物差異沉降控制的相關要求。

6結束語

綜上所述，深基坑支護技術應用范圍不斷擴大，該技術已經(jīng)受到社會的關注。在運動場改造項目中應用深基坑支護技術，發(fā)揮了技術的安全可靠性和穩(wěn)定性，提高了運動場改造質(zhì)量。

參考文獻

[1]梁玉澤,劉壯.深基坑支護工程的設計、施工與監(jiān)測[J].數(shù)字化用戶,2018,24（1）:103.

[2]謝琳.復雜條件下的深基坑支護設計選型研究及實例分析[J].廣東土木與建筑,2018,25（1）:1-3.

[3]馮唐凌.某綜合樓深基坑工程支護方案設計[J].商品與質(zhì)量,2019（3）:136,157.

作者：謝鑫單位：廈門華巖勘測設計有限公司