吊脚桩结合既有地下结构在基坑支护工程中的应用

随着基坑开挖深度不断增加，基坑周边的环境也越来越复杂，有些新建地下工程甚至紧贴既有地下结构。传统的深基坑支护需有场地和空间供打桩后分步开挖，但在场地空间受限的情况下，当既有地下结构限制了支护桩施工时，基坑较深会致使无法放坡，受既有地下结构的影响，支护桩无空间施工且支护桩易成为无嵌固的“吊脚桩”。由于存在上述难点，若能利用既有地下结构的基坑支护结构，既可满足基坑工程的安全稳定要求，还可充分利用既有地下结构，经济适用。

针对现有技术存在的不足，本文引入土岩二元地层经常采用的“吊脚桩”，以解决现有的既有地下结构限制支护桩施工和成本高、工期长、施工难度大的问题，满足基坑工程设计和施工的要求。

1　结合既有地下结构的支护结构简介

吊脚桩结合既有地下结构的深基坑支护结构，是由位于上部的支护桩（支护桩不嵌固土层，直接坐落与原结构顶板上）、位于下部的地下结构及其地下结构支护结构、位于中部的地连梁、锚索组成。沿着基坑结构线设置一排护坡桩，护坡桩的桩顶端用冠梁与吊脚桩之外的区域相互连，支护桩桩脚处采用地脚梁固定，并通过地脚梁与原地下结构固定 连接。

下部地下结构的支护结构采用桩间挂网锚喷止水，并将吊脚桩区域裸露土层及结构打设混凝土垫层加以止水及保护原地下结构（图1）。

（a）

（b）

（c）

图1　吊脚桩结合既有地下结构的支护结构示意

（a）剖面图1；（b）平面图；（c）剖面图2

1—冠梁；2—支护桩；3—锚索；4—植筋；5—地梁；6—原支护结构冠梁；7—原结构支护桩；8—原地下结构；9—原地下结构肥槽；10—原地下主体结构；11—土钉墙

下部地下结构的支护结构采用桩间挂网锚喷止水，并将吊脚桩区域裸露土层及结构打设混凝土垫层加以止水及保护原地下结构。

图1（a）、图1（c）为由上部混凝土面层和吊脚桩、中部既有地下结构和连梁、下部排桩，联合锚杆、土钉和止水帷幕组成的空间刚架式支护结构。上部吊脚桩+锚杆/土钉，吊脚桩可为灌注桩或微型钢管桩，通过连梁植筋进行锁脚加固；中部既有地下结构可作为支护体系的一部分；下部排桩+锚杆/土钉，排桩可为灌注桩或微型钢管桩、型钢桩，排桩平行基坑边线布置，通过桩顶连梁植筋与既有结构外墙刚接，锚杆一端锚固在稳定地层，另一端通过钢腰梁与桩 连接。

该支护结构共同承受土压力、水压力和外荷载的推力，能适应复杂多变的地下结构，特别适用于在地面无法施工有嵌固支护桩时，可利用吊脚桩+既有地下结构作为支护体系的一部分，在密集废弃的地下建筑区尤具优势。

图1（b）为由上部吊脚桩+锚杆、中部既有地下结构、下部土钉墙组成的空间刚架式支护结构；该支护结构适用于既有地下结构，能保证整体稳定的状态，上部土压力由吊脚桩承担，下部土压力由土钉墙承担。

（a）

（b）

图2　连梁（地梁）与既有地下结构植筋锚固形式

（a）形式1；（b）形式2

1—冠梁；2—支护桩；3—锚索；8—原地下结构

图2为连梁与既有地下结构植筋锚固的详图，该处的节点构造应符合JGJ145《混凝土结构后锚固技术规程》的有关规定。

2　实例

2.1　工程概况

国家会议中心二期主体项目基坑深14?m，基坑平面东西宽约208?m，南北长约480?m，面积约99?840?㎡。

基坑南侧为大屯路地下隧道、环隧匝道及地铁15号线区间隧道，东侧西侧为天辰西路地下环隧。建设场地总平面如图3所示。

图3　建设场地总平面

2.2　工程地质及水文地质

根据现场钻探地层揭露、原位测试及土工试验成果，按地基各土层的土工程特性划分土层。包括杂填土 ① ，粘质粉土填土 ① 1，砂质粉土 ② ，重粉质粘土 ② 1，粉砂 ② 2，粘土 ② 3，重粉质粘土 ③ ，砂质粉土 ③ 1，粘土 ③ 2，粉砂 ③ 3，砂质粉土 ④ ，重粉质粘土 ④ 1，粉细砂 ④ 2，粘土 ④ 3，重粉质粘土 ⑤ ，砂质粉土 ⑤ 1，粘土 ⑤ 2。

第一层地下水类型为潜水，稳定水位埋深6.30~7.50?m，稳定水位标高为37.510~38.950?m。

第二层地下水类型为层间潜水，稳定水位埋深12.30~13.20?m，稳定水位标高为31.900~32.890?m。

第三层地下水类型为层间潜水，稳定水位埋深17.90~20.30?m，水头标高24.810~27.290?m。

2.3　工程难点

国家会议中心二期主体建筑的基坑西侧紧临环隧，在靠近大屯北路南侧附近有环隧配电室，该配电室伸入主体基坑内，紧邻主体结构外墙，配电室区域支护桩位吊脚桩，桩底位于环隧配电室顶部。西侧天辰西路距离基坑边仅10?m。路面下还埋有燃气管、雨水管、电信管、电力管等。环隧匝道的结构安全控制指标要求为：水平位和竖向移预警值为8?mm，控制值为10?mm，周边地下环境复杂，变形控制要求高。

如图4所示，在天辰西路与大屯北里东南角处环隧配电室，该配电室与主体结构之间仅有约1.65?m间距，配电室支护桩与主体结构之间仅有0.6?m间距。因本工程工期紧张，若局部预留接口处理不当会严重影响整体工期。

图4　环隧平面位置示意

2.4　设计方案

环隧配电室侵入主体基坑内，导致主体基坑支护桩无法嵌入土层中，该部分主体支护桩只能打设至环隧配电室结构顶板处。

环隧配电室埋深约为6.5?m，配电室高约为6.5?m，配电室底标高与基坑底等标高。该部分采用混凝土灌注桩+锚杆支护体系，桩基施工至环隧结构顶板位置处，支护桩位 ? 800@1?200的护坡桩+2道锚杆，在桩角处设置地梁，地梁通过植筋与原环隧肥槽及环隧顶相连，并与原环隧支护桩冠梁相连。 进行土方开挖的时候，需要分布开挖，并随开挖进行锚杆及地梁施工，在开挖出原环隧支护桩时，采用桩间锚喷对该部分进行支护。 具体做法如图5所示。

图5　环隧接口支护构造示意

3　结束语

国家会议中心二期配套项目基坑施工中，针对临近隧道、地铁等无法施工嵌固土层的支护桩的情况，采用吊脚桩结合既有地下结构的新型支护形式，解决了支护桩无施工空间的问题。

利用既有的地下建筑物作为基坑支护结构的一部分以节约造价，在地下构筑物密集的区域具有优势，满足了基坑的稳定性要求和隧道结构的变形要求。