超大深基坑支護設計的演變

超大深基坑支護設計的演變文章針對深圳灣填海區(qū)某大型地鐵上蓋綜合體項目基坑支護設計過程中，面對毗鄰三條地鐵線路的簡單環(huán)境，結合建筑方案不穩(wěn)定、開發(fā)品質(zhì)高、銷售方案緊的特點，在施工周期短、工程難度大的狀況下，如何循序漸進地對基坑支護設計進行選型分析和演化優(yōu)化，從而有效實現(xiàn)對周邊地鐵設施的愛護，并取得良好的效果?？蔀轭愃乒こ坦O計及管理方面的參考。

樁基坑支護設計及項目整體開發(fā)策劃對于每一個項目而言均具有特別重要的作用，它受制于多個方面，關乎著整個項目的開發(fā)銷售方案和工程的順當實施。文章以深圳灣填海片區(qū)的地鐵紅樹灣物業(yè)開發(fā)項目（即深灣匯云中心項目）基坑工程為例，重點介紹了接近地鐵車站、隧道的超大深基坑在進行支護結構的設計選型時，除了保證自身的穩(wěn)定和安全的同時，重點考慮留意事項，并主動適應業(yè)態(tài)簡單的大型地鐵上蓋綜合體，在前期面對建筑方案調(diào)整、分期開挖、分期銷售的整體開發(fā)需求，又可以掌握地鐵的位移變形，使其不超過相關規(guī)定。

1工程概況

紅樹灣物業(yè)開發(fā)項目位于深圳灣南側(cè)，東臨深灣二路，南臨白石四道，西臨深灣一路，北臨白石三道。擬建項目用地面積約6.8萬m2，為辦公、酒店、公寓及大型商業(yè)功能的大型地鐵上蓋綜合體項目，總建筑面積近60萬m2；項目中間被配套的市政道路分為東西兩區(qū)，東西區(qū)在地下相通；東區(qū)為4層地下室，其中地下一、二層與上部四層裙房形成一個近10萬m2的大型購物中心，南側(cè)9/11號線車站與北側(cè)2號線下沉廣場通過項目地下二層斜向聯(lián)通實現(xiàn)站外換乘。周邊環(huán)境相對簡單，西南側(cè)地下室邊線距離地鐵11號線隧道邊線僅4.4～6.8m，南側(cè)大部分（除西南側(cè)）地下室邊線緊貼9號線與11號線換乘車站；東北側(cè)地下室邊線距離地鐵2號線隧道邊線約7～28m，西北側(cè)緊鄰地鐵2號線車站（局部位置緊鄰下沉廣場）。該項目基坑東西長約320m、東西長約分別是190m/130m，平面外形大致呈較不規(guī)章的四邊形，支護周長約980m，基坑開挖深度約為12.34～20.08m，基坑面積約5.4萬m2，其余大部分占地為地鐵車站共用，是典型的接近地鐵的超大深基坑（見圖1）。

2項目建筑方案演化過程

紅樹灣項目2023年初確定了中標方，其建筑方案為南北側(cè)地鐵通過地上、地下放開式斜交換乘的方式將地塊分為兩片（見圖2）。在2023年底通過公開招標的方式引入合作開發(fā)方萬科后，設計單位與方案深化單位結合萬科開發(fā)理念，針對項目原方案商業(yè)面積零散不滿意設置體量較大的商業(yè)Mall的需求，以及商業(yè)和公寓各類出入口不能在四周主干道設置的現(xiàn)實狀況，在項目地塊中間代建的市政配套道路上設置出入口，并實現(xiàn)東西側(cè)功能上的動靜隔離。初步確定了西側(cè)4棟公寓加一棟辦公，東區(qū)兩棟較矮辦公和一棟350m超高層辦公的平面格局，但保留了地上、地下的換乘通道（見圖3）。后期由于地上地下的換乘通道對地下商業(yè)的影響和總平出入口影響太大而被迫放棄（見圖4）。再后期由于西區(qū)公寓景觀和視線的要求，以及新消防規(guī)范的實施而。

3對支護設計選型的影響和演化

3.1圍護結構的選型過程

紅樹灣項目基坑支護設計和工程管理工作在開展初期，結合項目南北側(cè)接近已運營地鐵線路、周邊道路、場地地質(zhì)條件等狀況進行常規(guī)設計，在初步優(yōu)化方案的基礎上，將地下室邊界條件實現(xiàn)穩(wěn)定?；颖眰?cè)接近已運營的地鐵2號線，基坑南側(cè)緊鄰即將運營的地鐵9號線及11號線，初步分析不具備采納常規(guī)放坡或排樁錨索的條件，基坑在填海區(qū)范圍內(nèi)且整體基坑面積超過5萬m2。

3.2分坑樁的提出和內(nèi)支撐結構的設置思路

在保證基坑安全的同時，需要嚴格掌握地鐵的變形位移使其不超過相關的愛護規(guī)定是本項目基坑內(nèi)支撐設計的重中之重，所以本基坑的支撐體系由設計、業(yè)主、施工方原則上確定為剛度較大的鋼筋混凝土內(nèi)支撐。在前期結合圖3方案中各個塔樓的相對位置，使得所設計的內(nèi)支撐盡量削減對塔樓地下結構的干擾；以及盡早實現(xiàn)開工的目的，在穩(wěn)定了方案地下室輪廓后由業(yè)主協(xié)作設計單位樂觀開展支護結構地下連續(xù)墻的設計及施工預備。由于基坑東西向長約320m、南北向約130～190m，基坑的變形具有長邊效應，即基坑在開挖過程中，其長邊中間位置四周的變形位移往往是最大的。

本基坑北側(cè)長邊的中部，正好緊貼地鐵二號線紅樹灣車站與盾構隧道的交界處，車站的剛度明顯遠大于由預制管片拼裝的隧道結構，推斷分析后認為該處為基坑周邊最薄弱和敏感的部位，在與地鐵技術委員會初步溝通時被地鐵相關專家所認可，并要求在此處設置一道分坑樁。同時，本基坑西側(cè)和東側(cè)的支護深度和層數(shù)也均不相同而且施工進度要求不全都，場地西側(cè)的開發(fā)施工進度較為急迫，完工時間預定要比東側(cè)提前約一年左右。再者在項目西側(cè)的2號線車站與項目有約100m長、10m深的下沉廣場范圍是空缺，無法有效為基坑內(nèi)支撐體系供應反力，使得北側(cè)的水、土壓力不能直接有效的傳遞和平衡到南側(cè)。

因此，針對本基坑的需求和特點，設計單位在項目中間代建的市政道路位置，也即基坑東西區(qū)在地下室三層與四層交界處設置一道分坑樁，形成東側(cè)和西側(cè)兩個相對較小的基坑，能獨立施工互不影響，且可以有效的掌握和減小地鐵車站和隧道連接處的變形。內(nèi)支撐的布置需要結合本項目的特點，應對其詳細的型式進行深化細致的分析，在分坑樁的基礎上，提出了三種內(nèi)支撐的型式。由于建筑方案和工程策劃始終在演化和細化中，也需要開發(fā)商各個職能部門多角度、多維度的深度參加，內(nèi)支撐方案最初是常規(guī)意義上的概念設計選型，采納環(huán)型砼內(nèi)支撐（見圖7）、單環(huán)加對撐和角撐（見圖8）、對撐和角撐（見圖9）等形式。中東區(qū)環(huán)撐雖讓出了超高成塔樓，但環(huán)撐直徑太大達到近150m，西區(qū)小環(huán)撐沒考慮下沉廣場的不利影響，以及對撐超長不穩(wěn)定，后經(jīng)設計院復核計算上述三個方案均有較多技術問題和限制條件而調(diào)整了設計思路。

3.3內(nèi)支撐結構分區(qū)支護設計的優(yōu)化

在東西兩個基坑的前提下，考慮下沉廣場的不利因素，將西區(qū)基坑將內(nèi)支撐的形式穩(wěn)定在四個邊角處，設置了四塊大角撐。起初在其中部區(qū)域，設置了呈十字狀的兩個大對稱來平衡兩側(cè)的土壓力。在南邊既有地下連續(xù)墻的區(qū)域，由于緊貼著地體9號線和11號線的換乘車站的結構剛體，土壓力并不大，所以僅設置邊桁架來進行支撐。在北邊2號線下沉廣場的區(qū)域，由于基坑外側(cè)并無實土來供應相應的支撐反力，故在這一區(qū)域不設置內(nèi)支撐。

為了保證足夠的支撐剛度且滿意中部高層塔樓的順當施工，結合場地外形，東區(qū)內(nèi)支撐結構采納雙圓環(huán)的環(huán)撐型式（見圖10）。支撐型式帶來的問題是西區(qū)基坑中東西向起到主撐作用的中部對撐，長度超過180m，對于對撐的剛度減弱較大，掌握變形特殊是平衡環(huán)撐的力量很低，不能有效的反抗東區(qū)環(huán)撐傳來的巨大推力且影響了部分塔樓地下室結構的施工。針對上述缺點，以及開挖施工、便利拆換撐的考慮下，逐步進行了相應的優(yōu)化（見圖11）。

①西側(cè)基坑取消十字狀大對撐，僅在四個邊角處設置四塊大對撐，加強了支護剛度，并有利于塔樓地下室結構的施工；②依據(jù)下沉廣場處的最新建筑調(diào)整方案，將其與本項目的地下室直接連通，僅設置高壓旋噴樁進行止水，地連墻斷開