超大超宽深基坑放坡开挖中心岛施工基坑围护结构设计

超大超宽深基坑放坡开挖中心岛施工基坑围护结构设计

陈程

中建八局投资发展公司

摘要：现如今，超大超深深基坑施工要求不断提高，为了降低施工暗度，合理控制施工风险，应优选适合的施工技术，同时，做好基坑围护结构设计工作。本文以具体工程为例，分析放坡开挖中心岛施工基坑围护结构设计，并监测超大超宽深基坑，检验所设计的围护结构应用效果。希望该论题探究能为相关人员提供借鉴，丰富超大超宽深基坑围护结构设计经验。

关键词：深基坑；放坡开挖；中心岛；基坑围护；设计

前言：近年来，科学技术水平不断提高，这为深基坑施工技术提供了可靠的技术支持，大大提高基坑围护结构实用性，确保超大超宽深基坑施工任务顺利完成。由此可见，本文针对该论题展开分析，具有必要性和重要性，论题探究的现实意义较显著，论题探究如下。

1工程概况

1.1基本情况

某城市超大超宽深基坑工程建筑面积80000m2，该工程未改造前，发挥交通枢纽的重要职责，响应城市化建设要求，以及交通部门规划，将其改造为景观广场，意味着车辆运行方式以地下运行为主。由于工程功能性较多，为了满足深基坑施工需要，应将深基坑宽度和长度分别扩至130m和300m，基坑平面面积为32500m2。再加上，超大超宽深基坑支护设计呈曲线，这在一定程度上加大了围护结构设计难度[1].

1.2工程特点

该工程属于软土地区，地下水位埋深相对较浅，土质主要以粉砂、粉质黏土为主，这类土质具有较高压缩性和较低渗透性。再加上，周边环境十分复杂，进而施工变形幅度应合理控制。该工程地下水分为两层，第一层即表层潜水，水位埋深为1.45~2.65m；第二层即微承压水，水位埋深为3.85~4.15m[2]。

2放坡开挖中心岛施工基坑围护结构设计

2.1围护结构方案优选

本文深基坑工程南北宽为130m，东西长为300m，属于超大超宽类深基坑，并且附近建筑物较多，附近建筑物以桩基为主，一旦出现基坑变形现象，那么建筑物影响较小。此外，围护机构设计方式以及支撑体系对工程造价、安全性、施工时间有重要影响。可供选择的围护结构方案主要有：一般围护结构即止水帷幔结合钢筋混凝土连续墙，支撑物体多为钢材料或者钢筋混凝土，这类围护结构安全性相对较高，但施工时间较长，投入资金较多。在上述围护结构方案的基础上，增加环形钢筋混凝土结构内支撑体系，这类围护结构形状不是十分规则，并且围护结构受力较多，施工过程中需要加大管理力度，有序安排施工环节。全面考虑深基坑工程周边环境，应用放坡开挖中心岛施工基坑围护结构，这种设计方式适用于超大超宽深基坑。

2.2围护结构设计形式

围护结构设计形式具体指的是中心岛设计、连续墙设计、放坡开挖设计、SMW工法桩作为二级基坑支护，不同设计形式分析如下：

中心岛设计：深基坑应用中心岛支护形式，针对围护桩以及止水帷幔施工的同时，设计反压土台护坡于周边区域，其中，中心位置进行放坡开挖，当主体结构施工为时架设短撑，其中，短撑长度为20m，短撑位置在主体结构以及周边围护结构之间。待基坑附近主体结构顺利施工后，有序拆除支撑。

连续墙设计：由于该工程地下水位较高，进而深基坑工程施工过程中，遵循先止水后降水这一原则。其中，钢筋混凝土连续墙厚度在700mm左右，将其置于透水性较差的层内，待地下水成功阻隔后进行降水。之所以选用700mm厚的钢筋混凝土连续墙，主要是因为这类连续墙止水效果较好，并且支护载体为悬臂结构，能够减少承受力，减小侧墙厚度[3]。

放坡开挖设计：首先，考虑自身稳定性。这种围护结构在中心岛工法中最为常用，将土体边坡稳定坡度允许值控制在1：1.24~1：1.4，设计期间，结合已有经验并准确计算边坡稳定度，最终将土体放坡坡度控制为1：1.4，为增强土体稳定性，适当控制降水时间以及降水量。然后，全面考虑周边顺做法的影响，在适当位置增设横向钢支撑，之后限定土体结构范围，其中，钢支撑Ф500mm，间距控制在3.5m，放坡土体范围在22m之内。最后，合理设计放坡开挖土体形式。土体放坡坡度控制为1：1.4，意味着水平长度应为21.76m，但这会大大增加施工难度。借鉴此方面成功施工经验，700mm厚钢筋混凝土连续墙悬臂3m无不良影响，悬臂3m后放4m平台，能为深基坑施工提供便利。

二级基坑支护：二级基坑支护结构要想满足深基坑施工的安全性、稳定性需要，应适当提高刚度，其中，SMW工法桩具有快速施工、刚度大、协调能力强等优点，选用该方法用作二级基坑支护较适合[4]。

3受力变形分析及超大超宽深基坑监测

3.1受力变形分析

针对放坡开挖中心岛施工期间基坑形状变化情况进行有限元分析，基坑围护结构由上述几种设计方式组成，实际分析的过程中，围绕基坑稳定性以及安全性来分析，最终得到的分析结果间接说明基坑变形情况。一般来讲，单侧计算假定理论不能全面、准确反映基坑变形，并且弹簧系数也不能直观模拟土体压力受力情况。基于此，应用有限元分析基坑变形情况是极为必要的，通过建立有限元模型直观掌握支护变形情况以及内力变化幅度。其中，连续墙设计以及SMW工法桩使用模拟方法主要为结构单元模拟，如果二者分别与土接触，则应用接触面模拟。为减少计算误差，借助三角单元予以分析，同时，针对主体结构内力以及形状变化情况具体分析。有限元分析结果显示，连续墙内侧11m深处放坡土体水平土压力值大约55KPa，基坑底处放坡土体水平土压力值约为115KPa；连续墙墙顶水平变形26.5mm，SMW工法桩顶水平变形7mm。

3.2深基坑监测

应用放坡开挖中心岛施工基坑围护结构于软土性质，以及超大超宽深基坑工程，因为已有工程案例屈指可数，并且目前理论分析可行性较差，理论内容不够完善，如果盲目凭借施工经验预测计算结果，那么深基坑安全性和稳定性得不到保障，因此，务必全面监测深基坑工程，针对自身安全、周边建筑物安全分别制定可行的监测方案。放坡开挖中心岛施工基坑围护结构监测内容具体包括墙外侧土压力、竖向变形、墙内侧土体压力、墙体应力、水平位移等内容，此外，记录建筑物沉降情况，以及倾斜状态，以便为接下来施工提供具有借鉴意义的监测数据，为类似设计工作提供思路和实践指导。监测数据间接表明，放坡开挖中心岛施工基坑围护结构水平变形幅度较大，超过所得到的有限元分析结果，由此证明，放坡开挖理论内容有待完善。此外，变形空间效应较显著，700mm厚钢筋混土连续墙悬臂3m时连续墙顶水平变形较少，变形量控制在28mm之内[5]。

结论：综上所述，超大超宽深基坑施工活动越来越频繁，施工技术以及基坑围护结构设计情况关系到建筑安全性以及社会稳定性，为了避免周围建筑物沉降，全面发挥放坡开挖中心岛施工基坑围护结构应用优势，务必完善放坡开挖理论，针对深基坑全面监测。这对深基坑工程顺利施工、深基坑工程经济效益增加有积极作用。

参考文献：

[1]叶伟标.超大面积深基坑土方开挖施工技术[J].中国高新技术企业，2012（16）：76-77.

[2]刘涛.软土层大跨度半盖挖顺作法超宽地铁基坑放坡开挖施工技术[J].铁道建筑技术，2014（4）：25-28.

[3]王曙光，马骥，张东刚，等.中心岛式支护在某基坑工程中的应用[J].岩土工程学报，2014，36（s1）：81-85.

[4]周予启，刘卫未，袁革忠，等.超大深基坑工程支护设计与施工[J].天津建设科技，2013，23（5）：6-9.

[5]梁邦岳.超大型深基坑施工技术探讨[J].企业技术开发旬刊，2015，34（10）：153-153.