零废料顺作法基坑支护设计

通过对比三种基坑支护方案优缺点对比，从而确定“零废料”的顺作法基坑设计方案，并详细介绍该方案的设计与实施效果，该设计方案结合了顺作法地下室施工方便和逆作法无废料的特点，对同类工程具有借鉴及参考意义。

随着地下空间的开发及利用，城市建设中超大深基坑越来越多，根据地下室结构施工顺序可将基坑分为顺作法和逆作法。顺作法基坑面临临时构件多、材料及资金浪费，主体结构工期受临时支撑施工工期限制等缺点;逆作法基坑则具有无废料，但出土困难，主体构件逆作施工困难，造价高等特点。为在基坑建设经济和效率中找到一种平衡方案，兼顾顺作法和逆作法优点，广州琶洲某基坑设计进行大胆创新，采用地下室楼盖作为水平支撑体系，并在楼盖上预留大开洞的零废料基坑，加快了主楼施工进度的同时解决了逆作法土方暗挖的难题。本文总结了该基坑设计过程，值得在同类工程设计中借鉴和参考。

1工程概况

本基坑位于广州市海珠区琶洲新港东路，总用地面积12636m2，地上为42层230m超高层写字楼，地下室设3层地下室。基坑规模长约146m、宽约61m、周长约389m、开挖深度约12．60m。基坑周边环境复杂，基坑南侧距离广州食品工业研究所办公楼约10m，西侧距离中石化加油站距离约22m，北侧距离地铁八号线磨碟沙站风亭仅4m。场地周边存在较多给水、排水、电力及电信管线。场地周边环境见图1。基坑开挖范围土层除地面含有1．30～3．50m厚图1基坑周边环境图杂填土外，以下均为含砂淤泥质土及细砂层，淤泥质土层厚0．40～2．90m，砂层层厚4．10～10．0m。坑底以下土层主要为细砂层、粗砂层及砂岩层。基坑临近珠江，场地地下水丰富。

2方案对比

根据基坑开挖深度、地质情况及周边环境，基坑方案设计阶段提出以下3种支护方案进行对比:1)连续墙+两道内支撑;2)连续墙+逆作法;3)连续墙+地下1层板撑+大开洞(主体正作)。2．1连续墙+两道内支撑(主体正作)本方案围护结构采用0．8m厚地下连续墙，地下连续墙兼做止水帷幕及主体结构的地下室外墙，水平支撑体系采用两道混凝土内撑，具体支护剖面见图22．2连续墙+逆作法类同方案1，采用0．8m厚地下连续墙作为围护体系及地下室外墙，利用地下1层及地下2层地下室楼盖作为水平支撑体系。具体支护剖面见图32．3连续墙+地下1层板撑+大开洞(主体正作)本方案采用1m厚地下连续墙作为围护结构，地下连续墙兼做止水帷幕及主体结构的地下室外墙，利用地下室1层楼盖(地下1层楼盖加厚至500mm)作为水平支撑体系，并在主楼位置及裙楼位置预留大开洞，形成主楼顺作及部分裙楼逆作的方案，具体支护剖面及平面分别见图4、图5。

主要优点:1)类同其它方案，本方案围护结构采用两墙合一，兼顾深厚砂层止水及围护结构作为永久性结构的要求，避免了地下室完工后围护结构作为废料不再使用的缺点;2)利用了地下室周边楼盖作为水平支撑构件及临时施工场地，节约了多施工一道水平支撑和拆撑的工期的同时，避免了方案1后期水平支撑、腰梁等临时构件拆除产生大量废料的缺点;3)相比方案2，将主楼及相当一部分地下室留出顺作的同时，在板撑下方预留约8．2m的施工空间，解决了一般逆作法土方暗挖的难题，主楼竖向构件尤其是核心筒逆作难度非常大的弊端。主要缺点:由于有部分纯地下室柱逆作，对施工水平有一定的要求。方案3通过加强地下1层楼盖，在主楼及部分裙楼预留大开洞，实现了主楼和部分地下室顺作的同时，避免了后期基坑较多临时构件需拆除，产生大量废料的缺点，并达到缩短了建设工期的目的。且3种方案造价相差不大，建设单位最终选择了方案3作为本基坑的设计方案。

3详细设计

3．1“两墙合一”地下室连续墙设计地下连续墙周长约389m，施工期间作为基坑围护结构，使用期间作为地下室外墙。地下连续墙厚度1m，局部1．2m，由一字形槽段及L槽段组成，连续墙墙底嵌入强风化岩层4m或中微风化岩层3m。连续墙槽段之间采用工字型槽钢锁口接头，锁口接头外侧采用旋喷桩止水。风亭区段连续墙两侧设置水泥搅拌桩加固槽壁。3．2水平支撑体系及立柱设计利用地下室1层楼盖作为水平支撑，地下1层楼盖位于坑顶以下4．4m，为板厚500mm的无梁楼盖体系。地下1层楼盖在主楼区域预留64m×33m开洞方便主楼加快施工进度，裙楼区域预留46m×37m开洞方便基坑出土。开洞周边设置400mm×1500mm的边梁，并预留后浇楼板钢筋。

3．3内衬墙设计连续墙采用200mm厚砖砌内衬，砖砌内衬与连续墙之间预留空腔作为疏水措施，并在楼面沿衬墙边设排水沟及集水井，防止连续墙接口处存在局部渗漏。3．4出土组织设计围护结构及立柱施工完后，利用区域2东侧作为出土坡道口，先开挖图5区域1范围的土方，施工区域1水平楼盖支撑及开挖支撑下方土方;然后开挖区域2土方、施工区域2水平楼盖及开挖支撑下方土方。本方案利用区域2做为临时出土口，解决了逆作法土方运输工序复杂，出土速度缓慢的问题。

4实施效果

(1)基坑水平支撑体系施工完成后，地下2层及3层的土方开挖及出土顺畅。(2)基坑开挖至坑底后，地下室连续墙无明显渗漏点。(3)根据监测数据，基坑施工过程中地铁风亭沉降实测最大沉降值0．65mm，水平位移实测最大水平位移1．98mm;基坑周边房屋及地面沉降最大值2．23mm，水平位移最大值27．99mm，均在基坑位移控制值范围内。(4)由于主楼区域预留大开洞，建设单位集中人力物力加快主楼施工，裙楼部分则后做，使整个项目工期比常规方案节约了6个月。(5)项目完工后，地下室底板及砖砌内衬表面保持干燥，防水效果好。

5结论

本基坑周边环境复杂，基坑开挖范围内软弱土层厚，通过详细方案对比及计算分析，采用了连续墙+地下1层板撑+大开洞(主体正作)的支护方案。该方案具有以下特点，对同类工程具有借鉴及参考意义。(1)地下连续墙兼做地下室外墙，不另作混凝土衬墙，避免了地下室完工后围护结构作为废料不再使用的缺点。(2)利用地下室无梁楼盖作为水平支撑，解决了传统顺作法基坑临时构件多，后期产生大量建筑废料的缺点。(3)主楼及裙楼设置大开洞，主楼及部分裙楼实现顺作法施工的同时，解决了传统逆作法基坑土方暗挖的难题，实现了减少项目工期的目标。

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