一、工程概况
甘肃广播电视大学现代远程教育中心大楼占地面积为3408m²，地上 22层，地下2层，地面以上总高93.6m，总建筑面积40013m，结构类型为框剪结构，基础类型采用筏箱式基础。中心大楼工程西南侧（1~4 轴/D 轴处）有一保留建筑物（西附楼），为地下 1 层、地上 8层框架结构，两者剖面相对关系见图1，两建筑物上部结构净间距仅200mm。本工程上部结构采用框架一剪力墙结构体 系，基础采用筏板基础，基 础持力层为泥质砂岩。筏板厚1500mm，下 设150mm厚C15垫层．垫层底标高为-9.550m。原有建筑西附楼基磁为箱形基础、基础底标高为-1.700m，基础持力层为卵石层。中心大楼基坑底与西附楼基础底部高差为5.25m，高差范围内为卵石层和泥质砂岩层，基础及地质情况详见图1。本工程基坑周边存在既有建筑物和马路，尤其是西南角紧邻西附楼，开挖施工时对该建筑的安全将带来较大影响，因此需要采取可靠的支护结构，以确保安全。
二 场地工程地质及水文地质条件
1.工程地质条件
场地内地层较简单，主要由杂填土 卵石和泥质砂岩组成，粉细砂和粉土以薄层透镜体状分布在场地南半部的卵石层之上。在基坑支护设计深度范围内，场地地层分布顺序自上而下分述如下∶
①层杂填土，杂色，回填成分主要是建筑垃圾和粘性土、碎石、碎砖块等，结构松散．稍密∶
②层粉土∶冲洪积成因。厚0.3～ 0.8m-黄褐色．干强度低，无光泽反应，稍湿，稍密;
③层卵石∶冲洪积成因。本层厚3.0～8.7m．场地南半部较厚，北半部较薄。卵石层层面埋深0.9～3.2m，层而标高为1514.82～1517.38m，高差约2.6m.场地东端较低，其他区域较平。本层呈杂色，卵石颗粒磨圆度较好，多呈圆行和亚圆形，成分主要由石英岩、砂岩和变质岩组成，石质坚硬，一般粒径30～70mm、占全重的 50%以上，大于70mm的约占10～15%，最大粒径约 200mm，颗粒间孔隙由沙土充填，中密～密实;
④砂岩泥质∶强风化状，岩体颜色呈浅橘红色。岩体呈厚层状结构．结构致密，岩体较完整，裂隙不发育，成岩作用差、遇水易软化崩解，岩体基本质量等级为Ⅳ级。基坑开挖设计深度10.0m，基坑土体物理参数见表1。
2. 水文地质条件
场地地下水展孔隙潜水类型。勘察期间．地下水位埋深4.5～5m。相应水位标离为 1513.12～1513.70m，地下水位高差变化为0.6m左右，卵石层是主要含水层，第三系泥质砂岩为其下部隔水层。地下水主要受大气降水和西南部含水层的侧向径流补给，地下水自西南流向东北，最终排泄于黄河。地下水水位随季节变化，一般春、冬季节较低，夏、秋季节较高，其变化幅度一般约为0.5～1.0m。地下水渗透系数按50m/d考虑。
1.基坑支护设计方案的确定
由于施工场地狭小，基坑西南角存在既有建筑。北侧为城市主干道路，东侧为小区道路.周围环境复杂，要求整个基坑范围内均需考虑支护。基坑支护的原则是必须保证开挖过程的稳定、特别是不能对既有建筑西附楼造成任何危害.因此．基坑支护必须保证在基坑开挖和基础施工过程中西附楼的绝对安全。另外，还必须做到对周围地下管线的保护和道路运行的安全，同时要考虑支护结构的总体造价经济合理。
基坑设计标准为∶
①基坑侧壁靠近既有建筑物（西附楼）局部安全等级为一级、其余二级-;②加固措施安全，经济合理。
经过比较分析，针对现场的实际情况．由于基坑的西南角紧邻基坑存在8层既有建筑物（西附楼），建筑物基础形式为箱形基础，因此对基坑的西南角采用排桩预应力锚杆支护，其余部位采用土钉墙进行支护、基坑支护平面见图 2。
2. 基坑支护设计
根据本工程实际情况，结合兰州地区施工经验，既有8层保留建筑（西附楼）基底以下土层（包括卵石层、泥质砂岩层）拟采用排桩加预应力锚杆支护。排桩采用冲击成孔混凝土灌注桩，桩径 800mm，桩间距 2000mm，桩深入坑底长度经计算确定，桩身混凝土强度为C25。排桩顶设冠梁，冠梁截面尺寸为 800mm×600mm。以加强整体性。此外.为严格控制基坑位移，设一道预应力锚杆，锚杆与水平面夹角为 10°，锚杆距离桩顶约 200mm，桩间土体采用土钉墙支护、土钉采用柬32mm×2.5mm长为2.5m的钢管，面板为100mm厚喷射混凝土，强度等级为 C25，钢筋网采用拓6mm@250mm。基坑其他位置均采用土钉墙支护，土层和泥岩层采用注浆钢筋土钉，卵石层采用丸32mm×2.5mm钢管土钉，面板为100mm厚喷射混凝土，强度等级为C25，钢筋网采用6mm@250mm。
（1）土钉墙设计
取基坑东侧3-3剖面进行土钉墙支护设计，其土层厚度及物理力学参数见表2。土层钢筋土钉注浆棒直径为 130mm，钢管土钉直接打入卵石层注浆。计算采用兰州理工大学朱彦鹏等开发的深基坑支护结构设计软件 V1.0进行P-1，承载力和稳定性计算结果见表3.稳定性安全系数为1.34、设计的土钉墙支护均能满足承载力和稳定性要求。土钉墙最后设计结果见土钉墙立面图 3 和剖面图 4。
四、基坑及西附楼监测
为确保西附楼及施工安全、在基坑开挖工程中应加强对基坑排桩的水平位移监测，以及西附楼的变形观测，以监测数据及时调整施工步骤，必要时可对锚杆再次施加预应力。排桩的水平位移限值为 15mm。具体观测情况为∶
基坑北侧、东侧和东南侧离马路和既有建筑物的距离较远，仅进行了常规的巡视和地面裂缝观测．至开挖到基坑底面标高，基坑北侧地面最大裂缝为2mm，基坑东侧和东南侧地面裂缝仅为Imm，建筑物未出现裂缝。由于基坑西南角与西附楼的特殊关系，所以对此部位进行了重点观测，观测结果表明排桩预应力锚杆有效限制了基坑坑顶的水平位移，西附楼山墙的最大水平位移仅为 4mm，地面最大沉降约 3mm。
五、本工程主体结构与基坑支护的关系
西附楼地下室与上部结构关系
由于与西附楼交接处设置了支护结构，故本工程该处地下室外墙必须相应内退．具体退进尺寸视基坑支护设计而定。地下室外墙内退后，该部位上部结构剪力墙与地下室外墙形成错位，具体解决方案如下∶①地下2层外墙以排桩支护结构作为外模板．不留操作距离;②地下1层外墙做加厚处理。其内侧与地下2层平，外侧距离西附楼地下室外墙 200mm，加厚部分（外侧到地下2层外侧）全部坐落在支护结构上;③地下1层外墙内部钢筋构造按搭接柱构造要求处理，以保证上部结构荷载能传至地下2层外墙，进而传递到筏板基础;④为进一步增强结构的安全性，充分发挥支护排桩的作用，使支护结构能承担部分上部结构荷载，支护结构采取加强措施，使与筏板基础及地下2层外墙加强连接．共同承担该部位上部结构荷载。
采用上述方案，可解决上部结构剪力墙与地下室外墙错位问题，上部结构与地下室外墙未形成转换。本工程上部结构剪力墙、地下1层外端、地下2层外墙以及支护结构相互关系见图1. 2. 交接处基础处理
如上所述，本工程与西附楼交接处上部结构部分荷载通过地下1层外墙加厚部分传力至支护结构，故该部位排桩应能承担部分上部结构荷载，且支护结构应由①轴线布置到⑤轴线。以排桩作为上部结构的基础。主要考虑因素为;①该部位上部结构荷载较大，而筏板边缘无法外扩、局部应力较大。以排桩做基础，能较好地解决该问题;②本工程筏板基础以泥质砂岩为持力层、支护排桩桩端持力层也为泥质砂岩，两者持力层相同。③泥质砂岩层压缩模量为35MPa。经计算、本工程沉降值仅 25mm左右。只要控制好排桩底部沉渣厚度（小于50mm），则能保证排桩沉降量与筏板基本一致，满足规范要求。此外，根据兰州地区施工经验，冲击成孔灌注桩孔底沉渣主要为冲击破碎的卵石颗粒，其他泥浆等均能被混凝土置换，由沉渣引起的沉降可不予考虑，故本工程可以考虑局部采用桩基础。
六、结论
随着城市高层建筑修建数量的日益增多，周围环境越来越复杂，深基坑开挖支护的深度和规模电在不断地扩大，难度也在增大。本文基于甘肃广播电视大学综合楼，讨论了在复杂环境条件下的深基坑支护问题，通过设计分析可以得到以下结论和启示。
1.土钉墙经过合理设计可以在深基坑开挖中发挥重要作用、而且较传统的排桩支护结构经济。
2.为了保证特别临近基坑坑壁的既有建筑物，采用排桩预应力锚杆柔性支护结构可以有效限制基坑坑壁的位移，从而保证既有建筑物的安全。本工程中的排桩不仅是支护桩，而且是工程桩，这样节约了工程造价。
3.基坑工程地域特点非常明显，中国幅员辽阔，各地应研究和摸索适合当地特点深基坑支护方法，这样才会做到经济安全。
感谢供稿作者：
未彦鹏、周 勇（兰州理工大学 土木工程学院）
莫庸、华遵孟（甘肃省建设专家委员会）