深圳星河中心超深基坑工程支护设计

1）基坑支护设计方案的选择

深基坑工程中常用的支护结构可概括为桩锚（或墙锚）体系和桩（墙）＋内支撑两大类，将其特点归纳于表2.6。

表2.6　深基坑工程支护方案的比较

深圳星河中心基坑工程属于特大型超深基坑，周边环境复杂，其支护体系因工程、水文地质条件及周边环境影响，故种类众多，且必须结合止水措施综合考虑。由于基坑开挖深度范围内仅有上层滞水及潜水，且水位在地面下5～6 m，储水不甚丰富，设计采用基坑内外明排的方式进行。

基坑四周的支护设计：基坑东侧紧邻金中环商务大厦，为了避免破坏相邻建筑物的锚（杆）索结构，基坑东侧不能采用锚索体系；为配合西侧地铁口的微小变形要求，设计采用双排咬合桩＋内支撑结构；基坑西侧距运行中的地铁4号线仅5 m，且地铁4号出入口已在建筑红线范围之内，地铁口建筑基础位于基坑坑底以上，致使基坑西侧不能采用桩锚或墙锚支护体系，否则支护变形满足不了地铁变形控制要求，设计采用单排人工挖孔咬合桩及两排旋喷桩＋内支撑结构；基坑南侧和基坑北侧为道路和建筑物，北侧虽紧邻地铁1号线及5号地铁出入口，但与基坑尚有一定距离，尤其在深度方向可以采用锚索，故本着安全经济的原则，基坑南北侧采用桩锚结构（图2.38）。

图2.38　深圳星河中心深基坑工程支护结构平面布置图

此外，根据勘察报告的抽水试验结果，基坑范围的地下水以上层滞水和潜水为主，地下水位在基坑坑底以上。由于基坑施工期间处于雨水季节，地下水将随着降水量的大小而变化，水位会远高于勘察时的水位，考虑基坑支护变形的要求，尤其是地铁口微小变形的控制，设计采用基坑四周帷幕止水，增加渗流路径，同时减少因降水引起的周边地面沉降，避免引起支护较大变形及周围环境的不均匀沉降，影响营运地铁的安全及导致周边高层建筑、市政道路及管线开裂，影响其正常使用，甚至发生安全事故。

表2.7　深圳星河中心基坑工程的支护桩型

基坑西侧支护（4号地铁口）：采用钻孔咬合桩（如表2.7所示），素混凝土桩（C15）与钢筋混凝土桩（C30）交错搭接。西侧临4号地铁口西北角一带，因地下室结构与地铁结构距离太近，采用在地铁支护体植筋成墙的方式，将支撑撑到现浇的钢筋混凝土墙上，避免支撑体系直接支撑在地铁上一层结构上。

基坑北侧支护（5号地铁口）：采用钻孔灌注桩（如表2.7所示），桩芯混凝土强度为C30，基坑北侧采用桩锚支护，角点处增加角撑，采用4道预应力锚索，锚索钻孔倾角为15°，锚索长20 m，锁定力为200～250 kN，成孔直径为150 mm。

基坑东侧支护：基坑东侧临金中环商务大厦段采用人工挖孔咬合桩（如表2.7所示），此段单独设置旋喷止水帷幕；基坑东侧金中环基坑以外部分采用钻孔桩支护，桩间旋喷止水。

基坑南侧支护：采用钻孔灌注桩（如表2.7所示），桩芯混凝土强度为C30，基坑南侧采用桩锚支护，角点处增加角撑，采用4道预应力锚索，锚索钻孔倾角为15°，锚索长27 m，锁定力为350～400 kN，成孔直径为150 mm。

2）基坑工程的内支撑体系

基坑东西两侧的内支撑体系设四榀、三层钢筋混凝土内支撑，由68根支撑柱。内支撑主梁截面：第一层、第二层1.1 m×0.8 m，第三层1.2 m×1 m；连梁截面：0.6 m×0.8 m；支撑腰梁截面：0.6 m×1.2 m；冠梁截面：1.2 m×0.8 m。混凝土支撑梁总长度约6 000 m，总方量约5 000 m3。

支撑柱截面：28根为钢构（400 mm×400 mm）外包ϕ800钢筋混凝土，15根ϕ800人工挖孔桩立柱，25根钢构，支撑柱锚入地下室底板下约5 m。

支撑主梁梁底和结构楼面距离分别为：第一层支撑主梁梁底距离负一层楼面850 mm；第二层支撑主梁梁底距离负二层楼面1 300 mm；第三层支撑主梁梁底距离负三层楼面450 mm（图2.39、图2.40）。

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图2.39　星河中心基坑工程护壁支护体系

图2.40　星河中心基坑工程支撑结构体系

3）地下水的处理

鉴于深圳星河中心基坑工程的安全性和重要性，为保证双侧紧邻地铁结构和周边环境的安全，基坑周边采用钻孔灌注咬合桩、人工挖孔咬合桩及钻孔灌注排桩、化学注浆、深层水泥搅拌桩等进行支护、止水，并在坑内外设置集水坑或排水明沟。钻孔咬合桩的素混凝土桩与钢筋混凝土桩均嵌入坑底5 m以上。土方开挖时，在坑内适当位置设集水坑，在开挖的同时放入抽水泵抽水，并随开挖深度的增加，逐渐加深集水坑的深度。开挖时，坑顶设一道排水明沟并进行硬化，一方面排出积水，另一方面阻断外界水流进入坑内。开挖到底时，在坑底设一道排水明沟，在基坑角点及其他适当位置设置集水坑，以利于坑内积水抽排。底板浇筑及集水坑底板、后浇带、支撑柱处洞口封堵时，应注意积水抽排及止水措施的落实。

4）咬合桩施工

咬合桩形成止水帷幕原理：成桩后，桩与桩之间互相咬合，使先后成桩的混凝土凝结成整体，形成能够共同受力的、致密的支护体系和止水帷幕。

（1）钻孔咬合桩

钻孔咬合桩使用素混凝土桩（A桩）和钢筋混凝土桩（B桩）两种桩型，通过应用混凝土超缓凝（超过60 h）技术使先后成桩的混凝土凝结成整体。

布桩形式采用A桩和B桩间隔布置，即A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3……（图2.41）。B1桩必须在A1和A2桩混凝土初凝前施工（即在28～43 h内），才能保证钢套管顺利拔出；A桩从成桩浇筑混凝土到B桩拔套管最长时间为单根A桩成桩时间51 h，因此可以要求A桩缓凝时间达到51 h以上。

施工顺序：每施工2根超缓凝素混凝土A桩后，立即在2根超缓凝A桩之间施工钢筋混凝土B桩，以此循环作业。B桩成孔后，一边浇筑混凝土一边拔钢套管。为避免两侧A桩混凝土向B桩涌入，A桩混凝土坍落度控制在（14±2）cm。深圳星河中心钻孔咬合桩的技术指标如表2.8所示。

图2.41　钻孔咬合桩布置图

表2.8　深圳星河中心钻孔咬合桩的技术指标

（2）人工挖孔咬合桩

挖孔咬合桩采用间隔开挖，即先施工A桩，待全部的A桩浇灌混凝土完成后，再开挖B桩。A、B桩均为钢筋混凝土桩，仅配筋不同（图2.42）。搭接部分施工时，用风镐凿开，这部分制作护壁混凝土，与桩身同时浇灌混凝土。

图2.42　人工挖孔咬合桩布置图