上海都湾实业有限公司
0 引言
随着现代工业化进程的加速，城市化步伐的加快，城市人口的迅速增长，城市用地逐渐紧张和资源日益短缺，在用地愈发紧张的密集城市中心，结合城市建设和改造开发大型地下空间已成为一种必然，地下空间开发规模也越来越大。
大规模的地下空间开发，伴随而来的是大批超大深基坑工程的施工，这些深大基坑通常都位于密集城市中心，基坑工程周围密布着各种地下管线、各类建筑物、交通干道、地铁隧道等，施工场地紧张、工期紧、地质条件复杂、施工条件复杂、周边设施环境保护要求高。导致基坑工程的设计和施工的难度越来越大，工程建设的安全风险不断提高。
南昌的地理位置是处在长江中下游及鄱阳湖平原，软土居多，地层情况比较复杂，土体物理力学性能较差，岩体、土体稳定性属中等偏差。市内湖泊众多，沿江多分布软土，且有软、硬土互层现象。地层中还分布有砂层，以及存在管涌、流砂的潜在危险，这些因素的存在使得南昌市建筑基坑的设计和施工更为复杂。
为此，本文以南昌绿地中央工程为背景，通过对南昌地区砂岩地质条件下多种基坑工程支护技术应用做出探索，对今后南昌地区及国内同类基坑工程的支护设计和超大面积组合基坑的施工组织具有很大的参考和利用价值。
1 背景工程概况
1.1 建筑结构及场地概况
南昌绿地中央工程位于江西省南昌市红谷滩中心区，赣江的西侧，拟建中的地铁从其南侧通过，地块与地铁设置通道。工程根据开发进度需求分A、B、C、D四个地块，其中B块为已建成住宅区。A地块地下三层，上部为两幢超高层和两幢商业楼，基坑开挖深度16～24m；C地块地下两层，上部为住宅、办公、商业共5幢楼房，基坑开挖深度9.7m；D地块分地下一层和地下二层两个区域，上部为两幢商业楼和一幢酒店楼，基坑开挖深度5.2～9.7m。
场地地貌类型属赣抚冲积平原，地处赣江Ⅰ级阶地与高漫滩交接地段，场地原始地形较为低洼，后因城市建设发展需要，进行填高整平，现场地地形基本平坦开阔。现地面高程在 21.58～24.37m 之间，一般为 23.30m 左右。
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图1 绿地中央广场效果图
1.2 工程难特点
（1）地质条件复杂
本项目地处的红谷滩地区原为江边低地，存在原有村落及道路结构残留，且回填的材料中也存在大量的建筑垃圾，故地下障碍物众多，给桩基及围护施工带来不利影响。
（2）周边环境复杂
市场工地周边及内部存在既有建筑、正在施工的地铁隧道和市政管线等，环境较为复杂，变形控制和施工节点控制限制较大。
（3）场地条件苛刻
本工程基坑大、环境恶劣，施工场地便道极其苛刻，大部分基坑除本身面积外无任何周边的便道可利用，对基坑开挖、结构施工正常开展造成了较大的制约，如何做好无便道情况下的基坑场布策划，是工程是否能够顺利有效开展的关键。
（4）组合基坑施工复杂
本项目基坑总面积约7.4万平方，其中C区、D区基坑深度为地下10米，A区基坑开挖深度16～24m。由于组合基坑面积大，且各基坑之间相互紧邻影响，整个围护支撑呈现多样性及共用性，基坑与基坑之间的施工关系限制多，施工难度大。基坑及周边含水层为砂砾层，含水层一般厚度为10.00～12.00m左右，含水层渗透性强，靠近赣江，横向补充水速度快，基坑防水、降水是一大难点。
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图2 施工空间分布
1.3 本文主要研究内容
针对南昌绿地中央广场超大型组合基坑工程开挖面积大、场地紧张、且相互共墙的特点，通过对周边环境、交通、管线等各个方面因素的详细策划研究，对砂岩地区的超大综合群坑支护体系进行了设计比选，研究了相邻基坑间共用围护传力的转换技术，并对富水地区的隔断墙与止水帷幕进行了设计，形成一套工程综合支护设计技术，为今后在市中心地带超大组合基坑建设，且在施工制约条件多的情况下的方案策划研究提供了参考。
2 砂岩地区的超大综合群坑支护体系
本工程属于砂岩地区的超大组合基坑，基坑相对位置及施工流程如图3~4所示。根据支撑体系机理研究，尽可能减小深基坑群的支撑刚度差，是实现水平传力体系控制的主要思路。本工程C区基坑开挖深度在10m左右，基坑施工阶段周边环境相对宽松，支护选用钻孔灌注桩排桩加一道钢筋混凝土支撑的支护体系，隔水帷幕采用三轴搅拌桩。
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图4 绿地中央广场基坑分区施工流程图
A1区基坑为超高层所处区域，在C区地下结构施工阶段开始施工，基坑普遍开挖深度16m，最深达24m。结合南昌地区施工经验，采用TRD围护墙+两道混凝土支撑的支护形式，第一道支撑落低地面4m左右，南侧与先期施工C区共用围护墙，因此在先期施工的C区需设置抛撑换撑体系，同时需考虑后续施工A2区设置水平传力体系。
D区基坑分地下一层、地下二层两个区域。地下一层区域选择南昌地区应用较多的土钉墙支护体系。地下二层区域呈狭长状，且西侧为在施工D区及待施工A2区，保护要求较低，因此考虑在丰和中大道侧设围护墙+锚杆支护体系，同时结合地质报告土质较差情况，在地下一层结构上设置斜抛撑增强。南侧世贸路侧保护要求较高，设置一道开口式混凝土支撑。
通过上述研究，并结合施工操作要求，绿地中央广场深基坑群的围护结构及支撑体系优选如下：
表1 绿地中央广场基坑围护设计一览表
3 相邻基坑间共用围护传力转换技术
本工程基坑围护形式众多，且不同区域先后施工顺序不同，如何有效处理先施工区域和后施工区域交界处的围护形式，保证基坑工程的安全是本工程围护设计的重中之重，对以后同类型工程有较大的借鉴意义。
3.1 A区与C区间共用围护
A1区南侧与C区地块共用支护结构，C区支护结构现行施工完成，采用Φ900@1100钻孔灌注排桩结合3排Φ850@600三轴搅拌桩作为围护体，在C区地下一层结构上设置钢抛撑传力构件。
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图5 A区与C区剖面相互关系
3.2 A1、A2与D区间共用围护
由于A2区基坑在A1区、D区地下结构施工完成后施工，因此必须考虑A1区自丰和中大道测、D区自红谷中大道侧的土压力传递。
结合先期施工情况，将A2区第二道支撑标高设计与A1区地下二层结构一致，第一道支撑与D区地下一层结构一致。
并在A2与D区间的设置换撑杆件，除承担D区施工期间的传力作用外，尚承担D区施工完成后，A2区基坑开挖实施期间东西方向上的传力作用。该处两道换撑杆件及A2区内部支护系统将与A1区地下结构斜换撑及D区地下结构、周边换撑形成整个绿地中央广场东西方向上统一的传力整体。
图7 A1、A2区与D区剖面相互关系
4 临时隔断墙与止水帷幕优选
本工程基坑间临时隔断包括A区与C区间，C区与D区间，A1区与A2区间，其中A2、A2间临时隔断需后期拆除。结合环境、施工工况要求等因素，在满足经济、施工与拆除均方便等原则情况下进行封堵墙设置的必选，最终A1、A2区间选用TRD型钢水泥土搅拌桩墙，A2区地下结构完成后将工法桩型钢拔除，搅拌土清除，与A1区结构对接。
A2南侧邻近C区侧，可利用C区已有三轴水泥土搅拌桩止水帷幕；西侧邻近A1区侧，可利用A1区原有等厚度型钢水泥土搅拌墙作止水帷幕；北侧邻近B区侧，采用等厚度型钢水泥土搅拌墙作止水帷幕；东侧邻近D区侧，由于D区围护设计时已与A2区进行整体考虑，将止水帷幕沿A2及D区周边进行了封闭，故该侧仅为基坑内部隔断，与D区共用止水帷幕。
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图8 A2区周边止水帷幕示意图
5 工程效果和社会经济效益分析
伴随经济的发展和中部地区的开发，南昌地区正在进行含地下空间开发的综合改造，面临着大型地下空间开发、周边环境保护、大型生命管线保护、沿江地下障碍物密集地层围护结构施工和复杂交通组织等难题，任何关键节点均具有极强的社会影响性。绿地中央广场项目是南昌CBD核心区政府重点管控的标志性项目，紧邻红谷滩区域两个主干道。通过砂岩地质条件下超大组合深基坑设计与施工技术的成功应用，很好地控制了对周边环境的影响，确保工程顺利进展。
本工程的顺利进展积累了丰富的施工经验，成果应用了多种支护形式，降低了支护结构造价，加快了施工进度，缩短了施工工期。为后续基坑支护设计和施工提供借鉴经验。在工程地质条件复杂的情况下，本工程结合南昌地区的水文地质情况对超大组合深基坑的支护形式做出了很大的探索。从受力方面分析，应用组合支护结构能使空间形式与结构性能之间的关系较完美地统一。从成本方面考虑，应用组合支护结构有效地减少建设费用。