谈运动场改造项目深基坑支护设计

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摘要：在深基坑支护技术的设计中，从某运动场改造基坑特征的项目实际出发，提出了相应的支护设计技术方案，并从工程角度深入分析了支护模型，得出支护设计应用效果，对深基坑支护技术予以验证，明确运动场改造项目中应用深基坑支护是可行的。

关键词：运动场；深基坑；改造项目；支护设计

引言

深基坑支护技术的专业性较强，在应对复杂环境或需要使用复杂结构体系时，往往需要跳出常规思维，采取多种方式进行对比选择，应用多种手段进行计算分析，确保支护技术具有适应性、可行性[1]。

1工程概况

厦门某运动场改造项目用地面积约91224.955m2,总建筑面积108060m2，地上建筑面积2610m2，地下建筑面积105450m2。主要拟建物包括地下停车场、访客中心商业及其单层通道（人行通道和车行通道）。主体建筑基础采用灌注桩基础型式和局部采用浅基础型式。从周边环境情况来看，改造工程范围北侧为校园内的群贤路，用地红线范围外约40m为群贤楼等建筑；南侧距离用地红线外约2.5m为大学路；西侧距离用地红线外约2.0m为演武路；东侧为校园内的博学路。拟建地下室外墙距离用地红线：北侧9.5～10.2m，东侧50~70m，南侧4.4~15.6m，西侧约104.7m。其中场地西侧有体育馆及游泳馆，体育馆距离拟建地下室外墙约17.58m，游泳馆距离拟建地下室外墙约15.4~19.6m，体育馆与游泳馆之间拟建一地下人行通道，地下人行通道距离体育馆和游泳馆约7.0m。运动场的地下是市政管网，地下室范围线周围有较多管道分布。在改造工程中，地面有古树、标志性物体需要采取必要的保护措施

2运动场改造项目的基坑特征

运动场改造项目基坑开挖深度为14.10~17.50m，附属通道部分开挖深度为4.00~8.60m。基坑侧壁揭露土层主要为杂填土、填砂、淤泥、中粗砂、粉质黏土等，坑底影响深度范围土层主要为淤泥、中粗砂、粉质黏土、残积砂质黏性土、风化层等；基坑周长约1145m，基坑面积约51160m2。

3支护设计技术方案拟定

运动场改造场地属于海湾滩涂区，淤泥砂层较深。地质条件复杂，地下水量丰富，受海潮影响明显。本工程为原施工场地改造工程，基坑开挖深度大，开挖和支护难度大，止水排水存在挑战；周围环境条件复杂，周边建筑物、道路对变形敏感，变形指标控制要求严格；项目建设周期短，位于老城区大学校园中，地下室土方开挖运输难度大[3]。

3.1基坑支护方案

在进行支护方案设计中，针对逆作法、灌注桩+内支撑、灌注桩+预应力锚索、双排桩等形式进行对比，最终选择的支护方案如下：场地北侧为校园内道路，用地红线范围外约40m为群贤楼等建筑（属重点保护文物，对变形极为敏感）；场地红线外40m范围内具备施工锚索的地下空间，所以场地北侧采用灌注桩+预应力锚索支护。预应力锚索采用旋喷扩孔锚索，以应对淤泥层中普通锚索受力性能差的弱点。此范围存在二层地下室内缩所留出的一个3～5m空间，设计中将此范围被动区加固体的搅拌桩桩顶标抬高3m左右，以辅助减少该侧支护结构的变形。场地东侧为校园内道路，道路外边缘为泄洪沟，场地外具备施工锚索的地下空间。因东侧存在景观造坡、永久采光区域及露天车道等设计需求，故该侧支护结构基本为永久性支护，深度普遍在16～18m。为适应上述要求，分别采用了单排桩+锚索体系、双排桩+锚索体系、双排桩与单排桩+锚索体系联合支护等方式进行支护。当地质条件不满足景观造坡坡率要求时，采用局部水泥土搅拌桩地基改良方式来保证坡体稳定性；局部区段桩顶标高抬高至地面，同时调整锚索标高以避让已施工的改造后的泄洪沟。场地南侧距离用地红线外约2.5m为大学路（存在市政地下管网）。南侧存在露天车道的设计需求，该侧支护结构具有部分临时+部分永久性支护的功能。考虑地下车道施工，采用双排桩与单排桩+锚索联合支护等方式进行支护，局部有条件的采用部分角撑。场地西侧基坑深度超过15m，同样具有永久支护的功能需求。而西侧的体育馆及游泳馆距拟建地下室外墙约15.4～19.6m，对变形敏感，环境条件复杂。因存在既有的体育馆及游泳馆的基础，无法采用灌注桩+预应力锚索形式支护，若采用双排桩与单排桩联合支护的形式也存在相互影响明显、变形过大的弊端。经过经济对比，若采用对支护结构外10～14m范围进行地基改良的方式，降低外围水土压力对支护结构的直接影响。

3.2基坑止水、降排水方案

采用第一排到第二排三轴搅拌桩形成全封闭止水帷幕，开挖时设排水井进行降水排水，辅以明沟、集水井排水，保证作业施工顺利展开。

4支护模型分析及探讨

（1）采用改良基坑外一定范围地基土的性状以达到减少主动土压力的方式，协助改善支护体系的受力条件。不同于地基土的成层特性，此方法改良的土体界限类似于土体的水平向分层，因此常规的计算方式并不能用于分析其土压力的作用机理。设计中为了寻求其有利证据，借鉴了被动区地基改良对被动土压力的提高效应分析方式，改良墙背土体参数来进行量化设计。此外，利用力传递法，假定地基改良区域为重力式挡土墙，采用理正软件分析，并假定不足部分百分百传递给支护体系进行复核，取不利结果进行设计。（2）多工法联合支护时，概念设计及结构分析缺一不可，且结构分析需要采用多种计算模型（如力传递法、等代刚度法等）相互验证。多种结构联合支护在复杂基坑设计中应用十分广泛，但是相应规范及计算理论发展相对滞后，目前没有较为严谨的依据性规范文件和计算模型可供利用，设计需要在概念可靠、理论有支撑的前提下进行。本设计中多数联合支护结构应用在永久支护中，考虑到双排桩作为永久性支护结构的计算软件尚不成熟，永久结构计算只能采用等代刚度法进行基础分析。将双排桩等代为等刚度的单桩先进行受力分析，再应用分析成果对双排桩进行配筋计算，而外侧单桩对内侧双排桩的影响则采用力传递法来计算其相互之间的影响。

5支护设计应用效果

5.1止水效果良好

上述各支护体系有良好的变形控制效果，采用一排至二排三轴搅拌桩形成全封闭止水帷幕，并设置疏干井进行开挖期间降水疏干辅以明沟+集水井排除积水。该方案止水效果良好，为后续基坑开挖及地下结构施工提供便利条件。

5.2沉降变化满足要求

基坑工程从2015年12月20日开始施工，至2017年7月25日基坑完成回填，共计监测239次。基坑监测最大变形量指标如下：基坑坡顶最大水平位移为14.8mm，基坑坡顶最大沉降为8mm，测斜点最大位移为14.2mm，水位观测点最大变化为567mm,周边道路沉降观测最大变化为35.3mm，钢筋、锚索应力监测值小于或接近预警值，符合国家规范关于基坑变形控制的要求。校内建筑（群贤楼、游泳馆、体育馆）沉降观测最大变化为6.4mm，校园外南侧建筑（国家海洋局第三海洋研究所）沉降观测最大变化为1.9mm，校园外南侧房屋（海洋新村）沉降观测最大变化为2.0mm，符合规范中建筑物差异沉降控制的相关要求。

6结束语

综上所述，深基坑支护技术应用范围不断扩大，该技术已经受到社会的关注。在运动场改造项目中应用深基坑支护技术，发挥了技术的安全可靠性和稳定性，提高了运动场改造质量。

参考文献

[1]梁玉泽,刘壮.深基坑支护工程的设计、施工与监测[J].数字化用户,2018,24（1）:103.

[2]谢琳.复杂条件下的深基坑支护设计选型研究及实例分析[J].广东土木与建筑,2018,25（1）:1-3.

[3]冯唐凌.某综合楼深基坑工程支护方案设计[J].商品与质量,2019（3）:136,157.

作者：谢鑫单位：厦门华岩勘测设计有限公司