某特大型基坑群工程基坑支护方案分析与比选研究论文.docx

特大型基坑群工程基坑支护方案分析与比选赵彤（天津新金融投资有限责任公司，天津 300450）摘 要：基于天津市滨海新区于家堡金融区起步区一期特大型基坑群的特点，综合考虑开发进度、工期、造价及施工场地布置等方面的因素，对基坑群各地块的独立实施、合并实施等多套可选支护方案进行了深入的分析和比选。确定 了在工期、造价及施工场地布置等各方面都比较均衡的支护方案和工况流程，可为软土地区类似特大型基坑群工程的 支护方案选型提供借鉴和参考。关键词：特大型基坑群；支护方案；独立实施；合并实施；施工场布中图分类号：tu473文献标识码：a文章编号：10004548(2010)s2031904作者简介：赵 彤(1967 )，男，总工程师，主要从事项目管理工作。e-mail: 。selection of excavation support schemes for super-large excavation groupengineeringzhao tong(tianjin innovative finance investment co., ltd., tianjin 300450, china)abstract: based on the properties of the super-large excavation group engineering of the first phase project of yujiapu financial district in tianjian binhai new area and comprehensively considering the development speed, construction period, cost, construction site layout and some other factors, the deep analysis and selection of excavation support scheme such as individual implementation and combining implementation of super-large excavation group engineering are discussed. a support scheme and construction process with balance among all aspects such as construction period, cost and construction site layout and so on is selected. it can be a good reference for the other similar super-large excavation group projects in soft soil area.key words: super-large excavation groups; support scheme; individual implementation; combining implementation;construction site layout0引言区一期特大型基坑群的特点，综合考虑各地块开发进度、工期、造价和现场施工场布及交通组织等方面的 要求，对基坑群的支护方案进行了深入的分析和比选， 确定了合理的支护方案和工况流程。天津市滨海新区于家堡金融区起步区一期是包含众多同步开发的特大型金融写字楼项目，其每个地块 以及地块之间均设有地下空间，地下空间施工均需进 行深基坑支护，因此整个一期工程地下空间开发形成 了一个同步开发的特大型基坑群。由于多个基坑需同 步实施，因此其基坑支护体系也有多种可选方案。基 坑工程可采用顺作法，也可选用逆作法；相邻地块基 坑可采用合并实施，也可选用独立实施；基坑浅层可 考虑是否采用卸土放坡等多种可选方案1。由于每种 方案在工期、造价方面差别较大，且更重要的是本工 程是由多个深基坑组成的特大型基坑群，其基坑支护 方案的选型不仅要考虑每个基坑的安全、工程造价和 工期，还需综合考虑基坑群的整体开发流程、标段划 分和开发进度，以及相邻基坑的相互影响、各个基坑 交叉施工工况下场地内的施工交通组织等一系列关键 问题2。本文基于天津市滨海新区于家堡金融区起步1工程概况于家堡金融区位于天津滨海新区中心商务区的核心地带，东、西、南 3 面由海河下游的弯道围合呈“半岛”状，总规划建筑面积约 950 万 m2。包含 120 个地 块，区域特色是：金融主业，超大规模；立体架构， 复合功能；规划特点是：小街廓、密路网、高强度、 全联通。起步区一期位于该“半岛”中西部，包含 14 个地 块，总规划建筑面积约 200 万 m2，南北两条（b2、 b3）规划地铁线贯穿其中（起步区一期平面范围见图1）。各地块上部建筑均为超高层建筑，整体设置 24收稿日期：20100420岩 土工 程 学 报2010 年320层地下室，并通过公共区域地下空间将相邻地块地下室连通。一期首批开发的项目包括东部 6 地块、西 3 地块、北 3 地块、北地下车库、同步实施预留 b3、b2 地铁车站及地块之间的公共区域地下空间。其中，东 部六地块基坑规划设计为一个整体超大基坑。后施工等复杂工况。东部六地块整体超大基坑与相邻各地块也存在同步、交叉施工工况。 公共区域、同步实施预留 b2、b3 地铁车站均需与整个地块开发通盘考虑，妥善处理地铁车站、公共 区域地下空间与地块之间的关系，并需考虑如何为基 坑群内的施工场布和交通组织提供便利条件。表 1 各地块情况汇总表table 1 information of all blocks基坑面积/m2建筑面积/m2地下空间基坑开挖深度/m地块3-043-143-183-203-063-083-11 北车库b3 车站西段 公共区域3 层3 层3 层3 层4 层4 层4 层3 层3 层26700933093309330880087003400053962549315.5013.1014.3012.8014.1013.2014.2016.4519.2516.6020.1015.5023.1024.713.3516 万11 万11 万10 万12 万22 万12 万1 万5 万图 1 于家堡金融区起步区一期地块布置示意图fig. 1 plan view of the phase project of yujiapu financial district于家堡金融区所在场地属堆积平原区中的海积、冲积平原。场地浅层以黏性土为主，且在基坑开挖深 度范围内分布有较厚的淤泥质土，其含水率较高，呈 软塑流塑状态。场地内浅层填土层较厚，部分区域填 土层厚度达到 4.5 m，深层主要以粉土和粉砂层为主， 其厚度接近 30 m 左右。场地内对基坑有影响的地下水 主要有潜水和第一微承压水3。b3 地铁车站西段、3-06 和 3-08 地块主楼区均不能满足承压水稳定性要求，因 此基坑群工程面临承压水控制问题。1.2工程特点各地块工期要求十分紧迫，需对多个相邻地块同 步进行大面积的开发。加快各个地块施工进度，满足 工期目标，是支护方案需解决的首要问题。在密集的基坑群内部各地块基坑同步实施过程 中，需深入分析和妥善处理相邻基坑同步开挖和降水 的相互影响问题。东部 6 地块整体超大基坑体量庞大， 且与西 3 地块基坑存在同步开挖工况，支护方案应重 点关注协调和解决与相邻大体量基坑开挖的相互影 响。基坑群体量巨大，不同的支护方案在工期、造价 及施工便利性方面差异很大，如何在满足基坑安全的 前提下降低工程造价、提高经济性以及施工的方便性 成为基坑支护方案选型的重要问题。在包含多个同步、交叉、先后施工的基坑群中， 支护方案选型需考虑如何为施工交通组织和施工场布 提供便利条件。综上，如何加快每个地块的施工进度，满足工期 目标，降低工程造价，并妥善解决相邻地块之间相互 影响问题是本基坑群支护方案分析和比选中需考虑和图 2 于家堡金融区起步区一期基坑群平面布置图fig. 2 plan view of excavation groups of yujiapu financia district at initial stage本文主要针对西 3 地块、北 3 地块、北地下车库、b3 地铁车站西段以及地块之间的公共区域的基坑支 护方案进行分析和比选。1.1基坑群概况于家堡金融区起步区一期首批开发各地块之间的 距离约为 2040 m 左右。其中 3-14、3-18、3-20 地块 合称西 3 地块，3-04、3-06、3-08 地块合称北 3 地块。 b3 地铁车站西段位于 3-18 和 3-20 地块之间，公共区 域是指位于西 3、北 3 各地块之间的区域，基坑群平 面分布见图 2，基坑群概况见表 1。本工程外部环境条件较宽松，场地内部地块数量 众多，工期紧迫，存在多个地块同时或交叉施工、先增刊 2赵 彤. 特大型基坑群工程基坑支护方案分析与比选321解决的问题。种备选方案。各地块独立实施与相邻地块合并实施在技术方面都是可行的，但在工期方面却有较大差别。（1）地块独立实施 采用地块独立实施方案，每个地块的基坑面积相对较小，施工周期短，地块之间相对独立，相互制约较小，可大大加快整体的施工进度，对节省工期和实 现每个地块的工期目标较为有利；由于地块相对独立， 每个地块可由不同的施工单位实施，形成相互竞争机 制，也有利于加快工期。经估算采用地块独立实施方 案可满足本工程工期目标要求。（2）地块合并实施地块合并实施即将相邻的 2 个或 3 个基坑作为一 个大基坑整体实施，本文以 3-18 和 3-20 地块合并实 施为例对 2 地块合并实施方案进行分析。经估算，由 于地块合并实施后基坑体量加倍，整体施工周期相对 较长，同时考虑 b3 地铁车站坑中坑开挖的影响，采 用地块合并实施方案将比地块独立实施方案工期至少 长 3 个多月（见图 3）。如考虑 3 个地块合并实施则基 坑体量更大，工期会进一步延长。2基坑支护方案分析与比选本工程是由多个相邻单体基坑组成的特大型的基坑群，为基坑支护方案提供了多种可能性，结合华东建筑设计院提供的可选支护方案，各地块基坑可以采 用顺作法方案，也可选用逆作法方案；基坑浅层可以 考虑采用卸土放坡开挖，也可采用多道支撑直立开挖； 各地块基坑可采用独立实施方案，也可选用将相邻地 块合并实施方案。对各个可能的支护方案，需要从工 期、造价和对现场施工场布的影响角度进行分析和比 较，以选择更加适合于本工程的支护方案。2.1顺作法与逆作法顺作法是基坑周边围护体结合临时内支撑的支护 方案，而逆作法作则是利用地下结构梁板作为水平支 撑，将支护结构与主体结构相结合的方案。相比之下， 顺作法支护结构设计受主体设计进度的制约小，在建 筑地下室轮廓和挖深等基本条件确定后设计单位即有 条件开展基坑支护设计出图工作，基坑工程有条件尽 早开工。而逆作法需待地下结构设计基本完成后方可 开展基坑支护设计，基坑支护设计进度在很大程度上 受主体结构设计进度制约。而本工程西 3 地块和北 3 地块工期紧迫，在基坑工程实施阶段尚不具备较完善 的主体建筑结构设计资料，考虑到逆作法需待主体地 下结构设计基本完成后方可进行基坑支护设计，与本 工程的开工时间要求相差甚远，在工期紧迫的条件下 本工程不适合采用逆作法方案，因此各地块基坑均选 用顺作法支护方案。2.2浅层放坡与不放坡基于设计单位提出的浅层放坡与不放坡两套支护 方案，如采取浅层卸土放坡，可减少基坑内临时支撑 道数，从单个独立基坑角度分析有利于节省工期和工 程造价。但从大型基坑群整体角度考虑，各个基坑浅 层卸土放坡后，场地内的施工运输道路和堆场面积大 大减少，将对施工阶段交通组织和施工场地安排产生 非常不利的影响。基坑群内存在多个地块基坑同步、 交叉和先后施工，施工阶段场地内的交通组织非常复 杂，且现场交通运输量巨大，因此基于施工阶段交通 组织和运输道路的需要，以及为施工场布提供便利条 件，从实现整个基坑群整体工期目标角度考虑，基坑 群各地块均选用了基坑浅层不放坡方案。2.3地块独立与合并实施对西 3 地块（3-14、3-18、3-20 地块）、北 3 地块（3-04、3-06、3-08 地块）基坑有各地块独立实施、 相邻 2 个地块合并实施、相邻 3 个地块合并实施等多图 3 3-18 和 3-20 地块独立实施与合并实施工期对比直方图fig. 3 comparison of construction period between individual and combining implementation of 3-18 & 3-20 blocks本工程各个地块将会陆续招商，每个地块的业主要求和使用功能等方面的个性化差异都会影响到设计 和施工进度，如采用地块合并实施，某一个地块进度 方面出现拖延，将会牵制其它地块的开发进度，且合 并实施的地块越多，其相互影响越大。相邻地块基坑 合并实施对整个工期和地块的开发进度非常不利。采用相邻地块合并实施，整体基坑降水范围巨大， 其基坑群内降水相互影响及对降水周边环境的影响均 大于地块独立实施方案。综上，采用地块合并实施方案，施工周期较长， 且地块之间的相互制约因素较多，地块的开发进度会 受到牵制，在工期方面不合理，且降水对周边环境影 响较大。为了减小地块之间的相互制约和实现各地块 的工期目标，本工程各地块基坑均采用独立实施方案。2.4 基坑周边围护体类似规模基坑工程周边围护体可供选择的有“两岩 土工 程 学 报2010 年322墙合一”地下连续墙、型钢水泥土搅拌墙和灌注排桩结合隔水帷幕等几种形式。对于本工程而言，不同的 围护体的特点和适用性各不相同：“两墙合一”地下连 续墙将围护墙与主体结构地下室外墙相结合，对主体 结构设计进度和结构资料完整性要求较高，设计出图 周期较长，无法满足尽早动工的目标，且工程造价较 高；型钢水泥土搅拌墙刚度相对较小，变形偏大，且 本工程各地块基坑体量大，工期较长，型钢租赁期长， 造价较高，经济性较差；灌注排桩结合隔水帷幕工艺 成熟、施工便捷，造价经济，且利于本工程早日动工、 早日完工。综上所述，从工程安全性、工期目标、经济性角 度考虑，基坑群各地块围护体均选用灌注排桩结合三 轴水泥土搅拌桩隔水帷幕方案。采用两阶段实施的工况流程，既可满足西 3 北 3 地块的工期目标，又可满足公共区域及北车库与各地块主 体建筑同步投入使用的要求。3结语本文基于天津市滨海新区于家堡金融区起步区一期特大型基坑群的特点，对基坑群中各基坑采用顺作 法与逆作法方案、浅层卸土放坡与不放坡方案、相邻 地块独立与合并实施方案，以及基坑周边围护体形式 等多套备选方案，从各地块开发进度、工期、造价和 现场施工场布及交通组织等多方面进行了深入分析和 比较，选定了在各方面较为均衡的基坑支护方案，并 通过合理的工况流程减小了相邻基坑开挖的相互影 响，达到了实现各地块工期目标要求、减小相邻基坑 施工相互影响的目的。经过上述分析选定的起步区一 期基坑群支护方案通过了相关主管部分的审查并已付 诸实施。天津于家堡金融区起步区一期特大型基坑群 支护方案选型分析及选定的支护方案为于家堡金融区 起步区一期的开发建设创造了良好的条件，其分析思 路和比选过程可为软土地区类似特大型基坑群基坑支 护方案选型分析提供借鉴和参考。参考文献：1 于家堡金融区起步区一期基坑支护结构设计r. 上海: 华 东建筑设计 研究院有限 公司 , 2009. (east china architectural design & research institute co., ltd. excavation support scheme of the first phase project of yujiapu financial initial districtr. shanghai: east china architectural design & research institute co., ltd., 2009. (in chinese)2 刘国彬, 王卫东. 基坑工程手册m. 第二版. 北京: 中国 建筑工业出版社. 2