北京SOHO超大型深基坑地下空间开发与利用关键技术

2012年12月第41卷增刊施工技术CONSTRUCTION TECHNOLOGY北京SOHO 超大型深基坑地下空间开发与利用关键技术屠孝军1，叶万川1，周浩亮2，马贵红1，周晓敏3，龚金京2（1．中建三局第二建设工程有限责任公司，湖北武汉430074；2．北京现代金宇工程建设有限公司，北京100102；3．北京科技大学，北京100083）［摘要］以望京SOHO 超大深基坑工程为例，对边界条件复杂的超大地下空间支护和止水方法进行了创新方案设计，采用了新型抗滑移结构设计，不仅满足北京市对深基坑地下水抽排的限制规定，而且确保了边坡安全，有效地控制基坑变形，降低了工程造价。

［关键词］地下工程；深基坑；复合土钉墙；抗滑移结构；止水帷幕［中图分类号］TU753［文献标识码］A［文章编号］1002-8498（2012）S1-00001-04Key Technology of Underground Space Development in Ultra-large Deep Foundation Excavation of Beijing SOHOTu Xiaojun 1，Ye Wanchuan 1，Zhou Haoliang 2，Ma Guihong 1，Zhou Xiaomin 3，Gong Jinjing 2（1．The Second Construction Co．，Ltd．of China Construction Third Engineering Bureau ，Wuhan ，Hubei 430074，China ；2．Beijing Modern Jinyu Construction Co．，Ltd．，Beijing 100102，China ；3．University of Science and Technology Beijing ，Beijing 100083，China ）Abstract ：Based on ultra-large deep foundation excavation of Wangjing SOHO ，the authors make new scheme design ofsupports and water stopping method for ultra-large underground space in complex boundary conditions．New anti-sliding structure design is adopted which can meet the requirement of ground pumping and drainage regulations in Beijing ，ensures the safety of slope ，makes the deformation under control and reduce the cost．Key words ：underground ；deep foundation excavation ；composite soil-nailing walls ；anti-sliding structure ；waterproofcurtain［收稿日期］2012-06-07［作者简介］屠孝军，高级工程师，E-mail ：xiandaijinyu@163．com 0引言北京市在“十二五”期间制定了《北京市地下空间开发利用统一规划纲要》，规划地下空间的层次分为：浅层空间（－10m 以上），次浅层空间（－10 －30m ），次深层空间（－30 －50m ）和深层空间（－50 －100m ）4层。

目前超大建筑的深基坑属于次浅层的深度范围，这一深度一般属于第四系，土性有黏土、亚黏土、粉细砂、中粗砂、砂粒和圆粒，各种土层起伏厚薄不均，地下水位从西北向东南逐渐趋浅，一年四季波动，水文地质条件非常复杂。

近年来随着城市发展，次浅层深度的空间开发项目逐渐成为重点，数量日趋增多，例如北京CBD 地下空间，结合北京地铁8号线开发的北京奥林匹克下沉公园等。

地下空间深度的加大，不仅增加了地下工程围护的难度，还带来工程环境安全和水资源保护的问题。

1工程概况望京SOHO 占地面积11．5万m 2，如图1所示。

规图1望京SOHO 景观划总建筑面积52．1万m 2，由3栋集办公和商业为一体的高层建筑和3栋低层商业裙楼组成，最高1栋高达200m 。

该项目基坑面积约47872m 2，基坑围护结构周长约1055m ，本工程地下车库基础底板设计深度为－14．55m ，T1，T2塔楼地基设计开挖深度22．45m ，T3塔楼基底设计开挖深度为－22．75m ，属超大型深基坑（T1，T2，T3塔楼局部电梯井坑底最深达－25．0m ）。

该项目于2011年6月开工，目前已经基本完成深基坑1围护的主体项目，进入到地下结构施工阶段。

2望京SOHO超大深基坑围护工程的特点超大深基坑围护工程受工程规模、水文地质条件、周边环境、施工工期、政策监管等诸多因素影响，根据该项目规划和现场踏勘条件及相关设计资料分析和研究表明，该项目特点为：基坑深度、空间范围大，几何复杂，地下水控制风险高、工期紧、项目风险期长。

2．1基坑空间范围大，几何形状复杂，支护难度大1）从平面几何形状来看，该基坑像大写的V形空心美术字，为内凹的多边形结构，这种建筑设计对于深基坑支护结构的受力很不利。

大钝角内凹的单边墙长度仅180m，受力条件较差。

如何设计合理的支护结构，降低支护成本是值得研究的课题。

2）3栋塔楼都位于基坑边墙中部的内凹点附近，深度达到－22．75 －25．0m，而且直接临边，也加大了对支护结构强度的要求。

3）含水层交替，土质属于粉砂、亚黏土，软塑土较多，土体饱和，含水量高，滞留水量大影响到土体自身强度。

4）边界条件的制约。

基坑东侧管线较多，其中天然气管道埋深约1．8 2．7m，距离基础外墙最近处为9m，电信电缆埋深约1．9 2．3m，距离基础外墙最近处为9．1m。

由于管线位于基坑滑移面之内，对于边坡变形较为敏感，因此本工程对于边坡的变形要求比较高。

此外由于工程量大，现场材料堆放区、加工区、临建住房及车辆通道等面积紧张，造成基坑周边堆载距离基坑边围挡仅有3m。

2．2地下水控制风险大根据结构设计图纸及勘察报告，本基坑地下水控制对象主要涉及2层层间水，但3栋塔楼的深基坑局部接近第3层，也可能揭露第3层含水层。

首层层间水深10m以内，属于台地潜水，水位绝对标高为25．080 26．810m，，含水层分别为细砂、粉砂，第2层属层间水，深度18m以内，水位绝对标高为12．260 15．680m，含水层为细砂、中砂层；第3层深度一般达到25m，岩性为砂、卵砾石，为潜水 承压水型；上述3个含水层主要受大气降水及地下水侧向径流方式补给，6 9月份水位较高。

由于工程面积大，工程量大，工期长，在地下水控制方面存在较大的技术风险，对工程造价的影响也大2．3工期长，季节气影响大由于拟建物地下结构复杂，建筑面积及深度大，工程量大，工期长，要求支护结构服务期较长。

基坑服务期需要经历雨季和冬季，这对支护结构的安全可靠性提出了更高的要求。

北京全年60%的降水集中在夏季7，8月份，地下水的渗流及水位回升明显，既弱化土质强度，又加大边坡荷载，对于高边坡的围护安全影响较大。

北京冬季气候寒冷，11月至次年2月连续4个月最大低温的平均温度在零下，极端最低气温到达过－27．4ħ，表土自然最大冻深达0．6m，冻、胀、融、沉对基坑围护工程的稳定也将产生不利影响。

3基坑围护方案望京SOHO超大基坑围护结构施工的成败和取得效益的关键在于设计与施工方案的合理。

首先需将支护结构和地下水防治作整体安排，制定正确的方案，其次针对分区地质特点和工程条件，对支护方案和治水方案进行优化。

3．1整体部署与方案优化深基坑支护方案如表1所示，地下水治理方案如表2所示。

与该地区深基坑围护结构的工程案例类比，结合本项目的工程条件，总体上，在深基坑治水方面采取全局悬挂式止水帷幕与内部区域疏排水方案，止水结构以搅拌桩+护坡桩为主体的工法，区内以沟渠+降水井为疏排水的技术措施；在支护结构方面，结合放坡条件，采取上部土钉墙+下部桩锚的支护结构，考虑空间效应，在边墙中部强化支护，在基坑阴角增加角撑约束，将锚索与混凝土连梁结合，增强基坑坡体的整体性。

3．2工程设计关键技术通过新型的桩梁组合抗滑移结构设计将基坑的边表1深基坑支护方案分析方案适用条件及特点造价工期地下地下连续墙+锚杆（索）适用于不具备放坡条件周边荷载较大的基坑很高较长钢筋混凝土桩+锚杆（索）在护坡桩之间设置帷幕桩，通过护坡桩与帷幕桩搭接阻水，施工工艺简单，施工质量易控制中等较短放坡+复合土钉墙需要放坡空间，且工程量较大较高较长SMW（水泥土桩+型钢）对场地要求不高，但工艺较复杂。

高长表2地下水治理方案方案适用特点及截水效果造价工期地下地下连续墙截水效果很好、工艺复杂，废浆量排污大很高较长钢筋混凝土护坡桩+桩间搅拌桩或高压旋喷在护坡桩之间设置帷幕桩，通过护坡桩与帷幕桩相割搭接阻水，施工工艺简单，施工质量易控制中等较短钢筋混凝土护坡桩+外侧搅拌桩截水效果较好，与支护结构无施工工序冲突，但需要必要的施工空间，且工程量较大较高较长SMW（水泥土桩+型钢）对场地要求不高，截水效果相对较好，但工艺较复杂。

高长2施工技术2012增刊坡位移控制在规范范围之内，该设计为“预应力锚索桩梁组合结构支护体系设计”，由护坡桩、止水帷幕、H型钢腰梁、钢筋混凝土连梁、锚索、土钉墙、锚杆、桩间支护、降水井等构成。

采用对预应力锚索施加预应力将滑移岩土体与稳定岩土体紧密连为一体，增加岩土体各层面的滑移力，同时又通过坡体立面上的桩梁组合结构（各层H型钢腰梁和护坡桩构成）将锚索有效地连成一个整体，形成一个由表及里的加固体系，达到防止整体边坡失稳的目的。

其作用机理是，在锚索锚固到框架上，锚固力首先作用于框架，然后通过框架传递给岩土体，从而在岩土体中产生附加应力，调整岩体土内的应力环境，达到控制边坡稳定的目的。

将预应力锚索与坡体内的桩梁组合，其结构起到了锚墩的作用，护坡桩起到杠杆的作用，由于桩梁组合与坡面的有效接触面积大，坡体在锚索作用之下的变形能得到限制。

预应力锚索桩梁组合结构支护体系的主要施工过程为：①先做止水帷幕和降水，即采用专门的帷幕钻机钻孔高压旋喷，注入水泥浆对土层复搅形成帷幕桩；②做护坡桩，即采用长螺旋钻孔，压灌超流态混凝土后植入钢筋笼一次性成桩（与帷幕桩相割搭接）；③基坑内首层土方开挖；④喷锚支护土钉墙，即钻孔注浆土钉与锚杆孔内螺纹钢全孔注浆；⑤在首层－6．200m标高处完成第1道锚索施工，即在特别深的土孔锚固段注浆并对钢绞线施加预应力形成大吨位的锚索；⑥连梁或腰梁（H型钢和钢筋混凝土连梁）施工；⑦施工完后，待钢筋混凝土连梁和锚索锚固段的锚固体水泥结石，达到设计强度之后，可进行第1道锚索的张拉施工；⑧待锚索预应力张拉后，在做好降低地下水位工作的前提之下进行下一级土石方的开挖；⑨重复⑤ ⑧步骤直至土方开挖到基坑底部为止；⑩护坡桩之间的土体外挂钢板网喷射混凝土支护。