摘要:以西安某基坑工程为例，根据该工程的地质条件，阐述了具体的基坑支护方案，并总结了支护选型的创新点，指出该工程支护施工既节约了工程造价，又取得了良好的施工效果，为黄土地区基坑支护设计积累了经验。
关键词:基坑，支护方案，围护结构，锚索
1工程概况
随着国家基础建设的加快，城市用地空间的紧张，目前深基坑工程越来越多，特别是超高层的建设带来的超深基坑也越来越多，仅西安目前规划或在建的超高层就超过30栋，本工程作为西北地区少数已建设完成的超高层(高度约270m)，目前基坑已回填，其深基坑支护设计为后续众多深基坑工程提供借鉴。项目分为超高层、裙房及地下车库，超高层地上58层，裙房地上3层，地下室均为－3层。超高层、裙房、地下车库(地下室)采用整体开挖方式。±0．00相应绝对标高为412．40m，超高层基坑底标高－19．30m、裙房及地下车库基坑底标高为－7．5m，－17．3m。基坑南北长167．65m，东西宽96．0m。
2场地岩土工程条件
2．1场地位置、地形与地貌本工程场地地形较平坦，地面标高介于412．08m～412．83m之间。地貌单元属黄土塬前的一级洪积台地。2．2地层结构及岩性描述根据钻孔揭露，现将基坑开挖及降水影响深度范围内地层描述如下:①层人工填土:该层由杂填土①1和素填土①2组成。该层一般厚度0．60m～3．80m，层底标高408．50m～411．90m。②层黄土状土(粉质粘土):黄褐色，可塑，中密，稍湿。层厚3．20m～8．20m，层底标高403．05m～406．44m。③层黄土状土(粉质粘土):褐黄～灰褐色，可塑，中密，稍湿～湿。不具湿陷性。层厚3．50m～7．80m，层底标高398．13m～400．57m。④层黄土状土(粉质粘土):褐～红褐色，可塑，中密，稍湿～饱和。层厚2．70m～5．40m，层底标高393．71m～396．63m。⑤层黄土状土(粉质粘土):褐黄～黄褐色，可塑，中密，饱和。层厚7．70m～12．60m，层底标高383．03m～386．27m。2．3地下水本场地地下水分为上层滞水与潜水，上层滞水稳定水位埋深为9．20m～10．40m，潜水稳定水位埋深为16．05m～17．40m，地下水位年平均变幅约为1．5m。
3设计计算参数
计算选用的各土层物理力学指标见表1。
4基坑围护结构选型
根据建设单位提供资料及现场踏勘情况知:场地南侧、西侧紧邻市政道路，基坑底口距道路围墙5．0m～6．0m;场地北侧为后期用地，现有2层临建，距基坑底口线约8m;场地东侧紧靠正在施工的建筑物，基坑底口距建筑物地下室外墙约4．5m，东侧建筑物基础埋深12．0m，由于东侧建筑物拟在2012年投入运营，届时超高层与东侧建筑物间消防环道必须保证畅通、安全使用。鉴于此，初步选用以下支护方案，具体如下。4．1基坑南、西侧支护方案场地南侧、西侧紧邻市政道路，基坑底口距道路围墙5．0m～6．0m。基坑南侧、西侧采用下部锚拉桩，上部土钉墙的支护方案。由于上层滞水埋深9．20m～10．40m，且根据东侧建筑物基坑施工情况知，上层滞水排泄不畅，在坡面产生滞水外泄，对土钉墙稳定性会产生不利影响，为避免上层滞水的影响，上部土钉墙底标高放在上层滞水水位线以上约2．0m，且道路荷载影响范围在基坑－7m以下，综合考虑即土钉墙支护高度7．0m，下部10．3m，采用对滞水敏感性及变形控制较小的锚拉桩体系支护。基坑南侧、西侧支护方案如下上部7．0m土钉墙放坡坡比1∶0．3，布置四层土钉，间排距1．5m，第一、三、四排土钉长度均为6．0m，第二排土钉长度为9．0m，土钉墙面层网筋为6．，网筋铺设完成后喷射C20细石混凝土厚80mm。下部采用桩径800mm护坡桩+3层预应力锚索，护坡桩及锚索水平间距1．5m;护坡桩长21．5m(23．5m)，桩顶设置500mm×800mm冠梁，护坡桩主筋16Φ25，螺旋筋，加劲筋，冠梁主筋12Φ18，箍筋层锚索均长25m，采用3束15．2钢绞线，如图1，图2所示。4．2基坑北侧支护方案基坑北端头有宽7．2m条带挖深7．5m，紧邻挖深7．5m条带部位基坑挖深17．3m，为了保证基础施工作业面及尽量避免施工相互干扰，且保证基坑出土正常，将外坡道设置于此，此部分选用上部0m～7．5m深基坑采用土钉墙支护，并将挖深7．5m条带延伸至基坑西边线，下部9．8m～17．3m采用锚拉桩支护，锚拉桩与土钉墙坡脚间留出7．2m宽平台。基坑北侧支护方案如下:上部0m～7．5m深基坑采用土钉墙支护，土钉墙放坡坡比1∶0．3，最深处布置四层土钉，水平间距1．5m，竖向间距1．6m，由上至下，第一、四层土钉长度均为6．0m，第二、三层土钉长度为9．0m，土钉墙面层网筋为6，网筋铺设完成后喷射C20细石混凝土厚80mm。下部采用桩径800mm护坡桩+2层～4层预应力锚索，护坡桩及锚索水平间距1．5m;护坡桩长19．5m～29．5m，桩顶设置500mm×800mm冠梁，护坡桩主筋根据锚拉桩高度不同分为14Φ25，16Φ25，20Φ25，螺旋筋，加劲筋，冠梁主筋12Φ18，箍筋;锚索采用3束15．2钢绞线，长度依据锚拉桩高度不同而不同。如图3，图4所示给出护坡桩桩顶伸到地面断面图。4．3基坑东侧支护方案场地东侧紧靠正在施工的东侧建筑物，基坑底口距东侧建筑物地下室外墙约4．5m，东侧建筑物基础埋深12．0m，由于东侧建筑物拟在2012年投入运营，届时超高层与东侧建筑物间消防环道必须保证畅通、安全使用。超高层与东侧建筑物间消防环道恢复时，初步考虑采用框架柱体系或箱式回填处理，若采用箱式回填，由于回填土体荷载较大，对支护结构压力较大，不利于投资控制。本次支护结构设计时假定消防环道恢复时采用框架柱体系，框架柱体系荷载暂按采用桩径800mm护坡桩+1层预应力锚索，护坡桩及锚索水平间距1．5m;护坡桩长11．5m，桩顶设置500mm×800mm冠梁，护坡桩主筋14Φ25，螺旋筋，加劲筋，冠梁主筋12Φ18，箍筋;锚索长25m，采用3束15．2钢绞线，如图5，图6所示。
5本项目支护选型分析及创新点
根据地勘报告，场地的土质在西安地区偏好，有较好的自立性，基坑上部采用土钉墙支护形式，对节约成本加快进度是有利的。上层滞水埋深－9．20m～－10．40m，且根据东侧建筑物基坑施工情况得知，上层滞水排泄不畅，在坡面产生滞水外泄，对土钉墙稳定性会产生不利影响，因此，上部土钉墙底标高放在上层滞水水位线以上约2．0m，即土钉墙支护高度7．0m左右是合适的。在与东侧建筑物相邻一侧对这个部位提出了一种全新的解决思路，可以减载，还可争取利用空间。如果不利用该空间，可以考虑采用板桩锚拉体系，锚杆直接生根在东侧建筑物的楼板和墙交接部位，利用此方向刚度大的特点，为支护结构提供可靠的锚拉力。
6项目意义
1)本项目为西北当时在建高度最高超高层项目，且目前已建成，项目为西安市重点工程，参观、考察人员到场比较频繁，本工程采取优化设计给建设方减少支护施工造价超过50%，对西北黄土地区超深基坑支护起到借鉴作用。2)本项目开启了我院深基坑支护业务承揽的新局面，项目配合及工程成果深受合作方好评，为顺利承接其余类似项目做出了不小的贡献。
作者：熊昌 单位：机械工业勘察设计研究院有限公司