廈門郵電大廈深基坑支護(hù)方案選擇比較
廈門郵電大廈籌建處 尤德榮

1 工程概況及場地環(huán)境
  新建中的廈門郵電大廈地處湖濱南路延伸段與規(guī)劃No.1路交叉處，占地15 475m2，由塔樓66層，建筑高度249.7m、裙樓8層及地下室3層組成。地下室建筑面積40 544 m2，總建筑面積約1.7×105m2。建筑場地標(biāo)高+4.30m（黃海高程）�；�坑開挖約15 000 m2，深度18.3m，土石方量約2.8×105m3，其中有1.12×105m3巖石需爆破。場地周邊沒有需要特殊保護(hù)的已有建（構(gòu)）筑物。為保證工程建設(shè)進(jìn)度，在初步設(shè)計(jì)圖紙通過會審后于1997年8月進(jìn)行大廈深基坑圍護(hù)方案招標(biāo)，共有5家投標(biāo)單位提出6個(gè)方案，經(jīng)組織專家評審確定了最優(yōu)方案。下面對投標(biāo)的各方案進(jìn)行選型比較，希望能對類似工程提供借鑒。
2 工程及水文地質(zhì)條件
2.1 工程地質(zhì)條件
  場地的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，自上而下分布的主要地層為：①雜填土，3.8～10.4m；②海積淤泥，厚0～4.8m；③中、粗砂層，厚0～7.4m；④花崗巖殘積土，厚0～6.6m；以下為強(qiáng)、中、微風(fēng)化花崗巖。場地各土層分布極不均勻，東、北側(cè)土層較厚，最厚處約26m；西、南側(cè)基巖埋藏較淺，最淺處中風(fēng)化基巖埋深不足10m。
2.2 水文地質(zhì)條件
  場地內(nèi)地下水有3種類型：①上層滯水，主要貯存于雜填土層的孔隙中，受降水和地表水的補(bǔ)給，一般水量不大；②承壓水，貯存于砂層之中，具有明顯的承壓性，水量補(bǔ)給迅速，因場地西北角距海邊最近處不足30m，該層承壓水似與海水連通。③基巖裂隙水，滲透性不大，但由于場地靠近海邊，有可能受到海水補(bǔ)給，對深基坑開挖施工造成影響�？辈鞙y得場地穩(wěn)定水位埋深為1.5～4.5m，海潮對地下水有明顯影響，場地內(nèi)地下水（主要是砂層中的水）有中等腐蝕性。綜合上述，砂層承壓水將對基坑開挖和基坑支護(hù)帶來極為不利影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工應(yīng)予以充分重視。
3 基坑支護(hù)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
  本基坑平面尺寸較大（111.7×133.7m2），開挖深度達(dá)18.3m，且臨近海邊，擋土、隔水難度都較大。由于地連墻造價(jià)較高，且基坑內(nèi)巖層面在西、南側(cè)埋深淺，考慮施工難度大，本工程地連墻不能作為結(jié)構(gòu)外墻，故地連墻支護(hù)方案不宜采用。
  收到的6個(gè)投標(biāo)方案中除方案4采用樁椖謚С盤逑低猓�其余均为桩楀^體系。本文對各方案作一討論。
3.1 樁椖謚С盤逑?/P>
  方案4采用樁椖謚С盤逑到�行支护，主要支护闹R藎何Щぷ�：采用钻繅嬥注桩，�?/FONT>1000@1600；止水帷幕采用雙層旋噴樁，只設(shè)置在砂層和淤泥層范圍內(nèi)，填土層不設(shè)置止水帷幕，易讓水滲入基坑；內(nèi)支撐采用兩道橫向?qū)�頂撐和一道組合桁架縱向?qū)�頂撐，將基坑分割�?個(gè)“施工洞”。立柱采用Φ500鋼管，土石方開挖前應(yīng)先行施工，深度應(yīng)至基坑底標(biāo)高-19.00m以下。
  由于該方案存在一些難以避免的弊端而未被采用，如：①內(nèi)支撐桿體的自身穩(wěn)定性能要求非常高；②立柱鋼管樁穿越中風(fēng)化巖層的難度很大；③施工中控爆難度很大；④基坑內(nèi)眾多縱橫交錯(cuò)的支撐桿體給地下室及外防水的施工帶來諸多不便；⑤內(nèi)支撐體系的爆破拆除難度相當(dāng)大等等。
3.2 樁椕�体�?/P>
  5個(gè)樁椕�体蠐v槳鋼�，晤U茄≡窳朔槳?/FONT>2，在此進(jìn)行詳細(xì)介紹，并簡略介紹其它4個(gè)方案中與方案2的不同部分。
3.2.1 方案2
  基坑支護(hù)平剖面圖（如圖1），圍護(hù)樁采用機(jī)械沖（鉆）孔樁，樁徑Φ800與Φ1000兩種，樁間距1600，共300根，樁配筋采用不均勻配筋。
  預(yù)應(yīng)力錨桿 共有14種規(guī)格1 084根，桿體材料采用強(qiáng)度等級≥1 570MPa的預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，采用二次高壓注漿工藝，漿壓力2.0～3.0MPa，以使錨桿體形成“糖葫蘆”體。注漿材料為水泥凈漿，水灰比0.60，水泥標(biāo)號≥425#，一、二次注漿水泥量不小于50kg/m。
  樁間止水帷幕設(shè)計(jì) 根據(jù)水文地質(zhì)條件，采用三重管高壓噴射形成樁間擺噴止水帷幕，角度為45°，噴射壓力為36～40MPa，止水對象主要為雜填土層、砂層、殘積土層，至強(qiáng)風(fēng)化花崗巖頂面。
  基坑監(jiān)測 土方開挖的同時(shí)，開始進(jìn)行基坑圍護(hù)監(jiān)測，直至地下室施工完成并土方回填為止。預(yù)警指標(biāo)為：差異沉降≤3‰；樁頂位移≤6cm；鋼筋應(yīng)力≤300MPa；錨桿拉力≤設(shè)計(jì)值。
  方案2的主要特點(diǎn)：①采用樁錨體系支護(hù)，最大限度地保證了基坑的平面尺寸與地下室施工的操作空間，為下部的施工提供了良好的施工場地與施工環(huán)境。②有近1/3的圍護(hù)樁未深入到基坑底標(biāo)高以下，僅進(jìn)入中風(fēng)化基巖1m，這樣不但有效地節(jié)約了工程造價(jià)，減少了施工難度，且充分發(fā)揮了巖體的自穩(wěn)性能，使支護(hù)方案更加合理化。③樁錨體系支護(hù)充分發(fā)揮了基坑外圍土體的潛力，通過錨桿的預(yù)應(yīng)力張拉，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力擴(kuò)散到土體中，有效地控制基坑周邊的位移。④本工程距海非常近，土層中的含水量很大，采用三重管高壓擺噴止水帷幕，對基坑側(cè)壁暴露的土體進(jìn)行止水處理，防止基坑外的水大量進(jìn)入基坑內(nèi)，且對土體也有一定的加固效果，能起到穩(wěn)定土體的作用。⑤基坑監(jiān)測作為信息化施工的主要手段，在工程的施工中將起到控制與指導(dǎo)的作用。
3.2.2 方案1
  圍護(hù)樁采用Φ1200@1800的人工挖孔樁，樁底若為強(qiáng)風(fēng)化，則嵌固2.5m；若為中風(fēng)化巖層，則布置Φ25豎向錨桿，錨入巖層2.4m。
樁外圍采用Φ500的旋噴樁止水，進(jìn)入砂層底面殘積土1m，樁內(nèi)側(cè)采用噴射砼保證樁間土的穩(wěn)定。
  該方案最主要的不足之處為圍護(hù)樁采用人工挖孔樁在擬建場地的地質(zhì)條件下實(shí)施非常困難，且安全隱患很多。
3.2.3 方案3
  圍護(hù)樁基本同方案1。錨桿2～3道，錨桿長度25～32m，端頭采用土工織物桶體高壓灌注水泥砂漿形成擴(kuò)大頭。
  止水帷幕采用攪拌樁，攪拌標(biāo)高至殘積土層底。
  該方案的不足之處在于錨桿端頭處理技術(shù)在國內(nèi)尚處于摸索階段，且本場地很復(fù)雜，地層變化很大，可能造成錨桿承載力離散性大；攪拌樁遇填土中的塊石、舊泊岸等施工困難，將形成薄弱環(huán)節(jié)。
3.2.4 方案5
  止水帷幕采用兩種規(guī)格的旋噴樁：三重管Φ1000@1500、單重管Φ500@1000，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化500。旋噴樁進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖施工較難。
3.2.5 方案6
  圍護(hù)樁及錨桿設(shè)計(jì)基本同方案1。止水帷幕土層采用雙排旋噴樁Φ500@425；強(qiáng)、中風(fēng)化基巖裂隙水采用水泥注漿法，以形成基巖裂隙中的止水帷幕。強(qiáng)、中風(fēng)化巖注漿形成止水帷幕難度非常大。
3.3 設(shè)計(jì)概算比較
  方案1～6的設(shè)計(jì)概算分別為2 414，1 339，2 359，1 805，1 392和2 294萬元。
4 中標(biāo)方案專家評審意見
①本工程基坑圍護(hù)采用沖（鉆）孔樁加錨桿的支護(hù)方式是合適的。
②錨桿穿過砂層時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施，保證成孔，并應(yīng)保證具有足夠的錨拉力。
③圍護(hù)樁計(jì)算方法有：1/2分擔(dān)法，逐層開挖法，彈性抗力法等，應(yīng)采取兩種不同計(jì)算方法分別計(jì)算，并互相校核。
④止水帷幕采用單排旋噴樁或擺噴，深度至強(qiáng)風(fēng)化巖層表面，保證止水有效。
⑤基坑底標(biāo)高以上的圍護(hù)樁底外最好保留0.5～1m寬的巖體，以保證樁底穩(wěn)定。
5 郵電大廈深基坑支護(hù)施工情況簡介
  經(jīng)過近1年的施工，至1998年12月，本工程基坑已基本形成。從目前的情況看，整個(gè)基坑是安全穩(wěn)定的，止水帷幕已達(dá)到良好的止水效果，圍護(hù)樁頂位移，基坑四周沉降，圍護(hù)樁鋼筋應(yīng)力、錨桿應(yīng)力等監(jiān)測數(shù)據(jù)都在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。在施工過程中，通過嚴(yán)格控制沖（鉆）孔樁成孔的垂直度、樁底沉渣清理、圍護(hù)樁鋼筋的方向性、樁水下砼的澆注、預(yù)應(yīng)力錨桿的長度、二次注漿、石方開挖的控制爆破等，并在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、業(yè)主多方的努力下，近海地區(qū)如此大規(guī)模的深基坑已基本完成并進(jìn)入地下室施工階段，為廈門市標(biāo)志性建筑之一的廈門郵電大廈的建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。