复杂深基坑紧邻既有建筑物支护设计施工方案研究与应用（1）

虽然地下工程及深基坑支护体系的设计和施工方法已不断更新和完善，但施工场地狭小、基坑开挖深度增加、周边管线及建筑物保护要求高、多个工程同期施工等客观情况对深基坑施工提出了更高、更严格的要求。加强复杂环境下深基坑围护设计、制订有针对性的施工方案是保证基坑自身及周边环境安全的关键。

1工程概况

北京星火站交通枢纽工程位于国铁朝阳站西侧，总建筑面积13.3万m2，地上3.1万m2，地下10.2万m2。 公交停车楼为地上2层（首层半地下），地下3层；枢纽换乘大厅地上1层，地下2层。

星火枢纽下方有两条地铁线路经过，分别是M3、R4号线。地铁星火站为3号线与R?4线换乘车站，两线呈L形换乘。M3星火站位于枢纽地下，车站主体呈南—北向设置，为地下3层，底板埋深约30.07?m；R4线星火站呈东—西向设置，为地下4层，底板埋深约40.25?m。

2相邻工程概况

枢纽基坑东侧紧邻已建国铁站房，埋深约14.5?m，水平间距约10?m。国铁站房及附属建筑已投入运营。其地基基础类型为天然地基+筏形基础，基础埋置深度14.6~18.4?m。站房结构工程概况：（1）中央站房地下2层结构，地上1层，结构类型为预应力钢筋混凝土框架结构；（2）西侧附属站房地下2层，地上4层，结构类型为钢筋混凝土框架结构；（3）雨棚兼做停车场地上1层，结构类型为预应力钢筋混凝土框架结构。

枢纽与大铁站房间距10?m范围内，包含DN?300给水（球墨铸铁管）、De?110中水（PE管）、 ?300?mm污水（HDPE管）、 ?300?mm雨水（钢筋混凝土管）4根市政管线，埋深2~3.4?m。

3工程地质及水文地质条件

根据工程勘察报告，基坑开挖深度范围地质为填土、粉土、粘性土、粉细砂。影响基坑开挖有3层水：潜水、承压水、承压水。一级基坑深度范围内主要受第一层地下水（潜水）及第二层地下水（承压水）的影响，地铁M3、R4号线二级、三级基坑还受第三层承压水影响。

4基坑支护方案设计

星火枢纽与地铁星火站一体化基坑为大型坑中坑形式，基坑东西宽170?m，南北长296?m，占地面积50?268?m2，基坑周长932.7?m，开挖深度40?m范围内包括三级基坑，基坑支护体系由地下连续墙+锚索支护、双排桩支护、地下连续墙+内支撑（钢筋混凝土对撑、钢筋混凝土环撑、钢支撑）+格构柱支护等多种支护形式组合而成（图1）。

图1?结构位置关系BIM示意

4.1?一级基坑方案设计

一级基坑为星火枢纽基坑，开挖的范围为0~19.52?m，支护结构采用地下连续墙+锚索体系，800?mm厚地下连续墙高24~38?m，嵌固深度5~10?m，地下连续墙标准幅宽度为6?m，采用工字形钢接头。支护范围设置5道锚索，3/4束15.2?mm 1?860级钢绞线，锚索长度22~30?m。东侧邻近国铁朝阳站区域，地下连续墙悬臂过高，在地下连续墙顶部设置800?mm×800?mm钢筋混凝土连系梁，将地下连续墙冠梁与既有国铁朝阳站围护结构桩顶冠梁相连。

西南、东南局部基坑支护深度7.850?m范围围护结构采用双排桩支护。基坑围护结构采用直径1?200?mm的双排钻孔灌注桩，前排桩间距1?600?mm，后排桩间距3?200?mm，排间距2?500?mm，有效桩长16?m/18?m。

4.2?二级基坑方案设计

二级基坑为M3星火站、北风道基坑，开挖范围19.52~28.07?m，支护结构采用地下连续墙+内支撑体系，800?mm厚地下连续墙深度19?m，嵌固深度6.62~ 8.13?m，其中素墙段6~8.5m，地下连续墙标准幅宽度6m，采用工字形钢接头。M3星火站的内支撑体系采用1道混凝土支撑+1道钢倒撑，与R4线车站交界处采用两道混凝土支撑+1道钢倒撑。混凝土支撑尺寸为1?000?mm×1?000?mm，钢倒撑支撑采用 ?800?mm钢管，壁厚16?mm。枢纽红线内M3线基坑内设置一排格构柱，尺寸为550?mm×550?mm，纵向间距9?m，格构柱采用4根┗?200?mm×200?mm×20?mm的角钢组合。沿纵向格构柱跨间设置剪刀撑，剪刀撑尺寸为┗?200?mm×150?mm×12?mm，剪刀撑间距为每两跨布置1组。

北风道的内支撑体系采用1道钢筋混凝土环撑，环撑支护范围最长处约100.6?m，最宽处约83.4?m。环撑大环直径为65?m，环梁截面尺寸为2?200?mm×1?000?mm；小环直径为29?m，环梁截面尺寸为2?000?mm×1?000?mm。大小环撑与混凝土腰梁间采用混凝土支撑杆件连接，环撑及混凝土支撑杆件下部设置格构立柱桩支撑，如图2所示。

图2?环撑平面示意

4.3?三级基坑方案设计

三级基坑为R4星火站基坑，开挖范围28.07~38.57?m，支护结构采用地下连续墙+内支撑体系，1?200?mm厚地下连续墙高度46?m，嵌固深度26.75?m，其中素墙段17?m，地下连续墙标准幅宽度为6?m，采用工字形钢接头。

内支撑体系采用1道混凝土支撑+1道双拼钢管撑+1道钢倒撑。混凝土对撑的尺寸为1?000?mm×1?000?mm，双拼钢管撑及钢倒撑采用 ?800?mm钢管，壁厚20?mm。基坑内格构柱的尺寸为550?mm×550?mm，平面内间距为12.5?m，格构柱采用4根┗?200?mm×200?mm×20?mm的角钢组合。沿纵向格构柱跨间设置剪刀撑，剪刀撑尺寸为┗?200?mm×150?mm×12?mm，剪刀撑间距为每两跨布置1组，跨间竖向布置3组。

4.4?地下水控制设计

（1）基坑外侧采用地下连续墙围护结构止水，为防止地下连续墙接缝部位发生地下水渗漏，在每个接缝处设置3根高压旋喷桩，桩径800?mm，中心距500?mm，桩顶标高34.500?m（绝对标高）。

（2）对于基坑内部地下水采用疏干井进行疏 干，基坑内部按间距24?m打设无砂滤水管疏干井（外径400?mm、壁厚50?mm）井深46?m。在基坑上口线外1.2?m按间距10?m打设1圈桥式滤水管水位观测井及应急井（外径273?mm、壁厚5?mm），井深46?m。

（3）沿基坑底部四周设置300?mm×300?mm排水沟，每隔30?m布设1个500?mm×500?mm×500?mm的集水井，汇水采用潜水泵提升至场区排水井内，最终排至市政排水管网。

（4）基坑周边全部采用混凝土硬化，挡水台采用宽300?mm、高500?mm钢筋混凝土结构。