一、工程简介及特点
郑州市郑东新区 CBD区4号地下停车场工程位于商务外环路、商务内环路、商务西四街、商务西六街之间，是郑东新区 CBD区公共停车系统中规划建设的9个地下停车场之一。本工程建设用地面积 1772.2m²，主要功能为小型车车库。
地下建筑东西长约 167m，南北宽 88～124m，框架结构，地下 2层根据设计单位提供的《4号公共停车库施工图》，基坑大部分开挖深度 12.95m;局部集水并开挖深度为 14.5m。基坑平面布置与地下车库平面基本相同，大体呈梯形，长约 171m，宽约 90～126m，总土方量约 26 万m²。
本基坑具有开挖面积大，开挖深度深，周边环境复杂，地下水位高，土性参数差，工期紧的特点。
二、工程地质条件
1.地质条件
根据岩土工程勘察报告，场地勘探深度 35m 范围内主要为第四纪全新世沉积的地层。土层按其不同的成因、时代及物理力学性质差异分为 15 个工程地质单元层，基坑开挖深度影响范围在第 10 层以上，各层土的层厚及物理力学性质见表1。
场地的典型工程地质剖面如图 1
2. 水文条件
根据地下水埋藏、分布特征及区域水文地质资料，本场地地下水类型可分为潜水及微承压水。地面以下埋深约17.1～20.5m为第1大含水层，其深度范围内的粉土、粉质黏土，属潜水弱透水层;17.1~20.5m以深至约 30m为第2大含水层，其深度范围内的粉砂、细砂层，属微承压永透水层。
（1）潜水
潜水主要赋存于上部弱透水土层中，勘察期间稳定地下水位埋深介于8.5～11.5m（标高约81.5m），水位年变幅1.0～2.0m。历史最高水位埋深1.0m（标高约89.0m），设计基准期最高水位埋深按 1.0m，（标高约89.0m）
（2）微承压水
承压水主要赋存于第⑧、⑨粉细砂层中，含水层顶板埋深17.1～20.5m、底板埋深 30m左右，根据邻近场地抽水试验结果和本区区域水文地质资料，承压水静止水位埋深 14.0m（标高76.0m）左右，承压水头5.0m左右。
三、基坑周边环境情况
本工程位于商务外环路、商务内环路、商务西四街、商务西六街之间，如图2所示。
地下车库外轮廓线北侧距离商务西四街约10.1m，距离用地红线为5.01m;在两侧距商务外环路为10.5m（西南角为1lm），距用地红线约5.5m（西南角为4.85m）;在南侧距离商务西六街为10m，距离用地红线为5.0m;在东侧临商务西六街处，距离商务内环路约10m，距离用地红线为5.0m，在东侧临商务西四街处，距离商务内环路约21.4m、距离用地红线为16.3m。商务外环路、商务内环路、商务西四街、商务西六街均为郑东新区CBD的重要市政道路，宽约20～40m。商务西四街北侧临外环路为河南国际商会大厦，临内环路为五行嘉园C座，在两栋高层间为商业步行街。商务西六街南侧临外环路为嘉亿国际商务中心，临内环路为五行盛园B座，中间商业步行街。临外环路高层建筑高约120m，有3层地下室，基础埋深约 15m，基础为桩基础;临内环路高层建筑高约80m，有2层地下室，基础埋深约1m，基础亦为桩基础。在基坑西侧有一天然气管线距离基坑开挖边线较近，基坑东北角处有s根高压线杆，距离基坑的 7.5m.
1. 工程重点难点分析
郑东新区 CBD区4号地下停车场工程工期要求紧迫（基坑支护+桩基施工共60 天），材抗支护的选型会对施工工期产生很大影响，选择何种基坑支护结构，使其能在较短的时间内完成并能可靠地发挥作用，有效的保护周边道路、管线和周边建（构）筑物，且在经浇上合理可行，这是本工程的难点。
基坑周边为市政主要道路，其下方有给排水、雨水、污水管道及电力、通信、暖气、燃气管线，这些市政设施是维持 CBD地区正常工作生活的保障，距离基坑较近，对变形敏感，在基坑开挖和降水过程中极易受到影响。控制基坑支护结构的变形，保护周边道路、管线和建筑物的安全是本工程的一个重点。
根据岩土工程勘察报告，地下水位在自然地面下约8.5m，基坑需进行降水。基坑开挖范围多为粉土和粉质粘土层，且两种类型土层相互交错，渗透系数较小，如何进行降水，快速疏干基坑周围土体的地下水，取得良好的降水效果，并使降水对周边环境的影响尽可能地降低，也是本工程的重点之一。
2. 基坑安全等级
基坑大部分开挖深度 12.95m，属于深基坑范畴。根据《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120—99 表3.1.3中安全等级的划分标准，本基坑工程安全等级应按一级考虑，侧壁重要性系数γ取 1.1。
3.支护结构选型
本工程基坑开挖深度较大，根据现场水文地质条件和周边环境情况，可以选择的支护结构类型有∶土钉墙、复合土钉墙和桩锚支护结构。
本工程采用"上部土钉＋下部桩锚"的联合支护结构，这种联合支护结构在郑东新区 CBD地区应用较广且较为成熟，通过合理选择上部土钉墙的高度，对本工程做进一步优化，能够做到在规定的时间内，在保证基坑、周边道路、管线和建筑物安全的前提下，降低基坑工程的造价，使其做到既安全又经济合理。而且，土钉的长度较短，布置灵活，可以避免锚索过长对相邻管线的影响，又便于施工。
基坑支护结构采用"上部土钉墙+下部桩锚支护结构"的联合支护型式，上部土钉墙高度设置为地面下5米，这样避免了桩锚支护中的锚索对道路下市政管线的影响。为缩短工期，支护设计时合理设置参数，设置2排预应力锚索（局部集水坑处坑深14.5m，采用 3排锚索）。根据岩土工程勘察报告，本工程场地下土层厚度变化较大，设计时根据不同的勘察剖面和基坑开挖深度分别进行计算，取相近的情况进行归并，将支护结构划分为6个剖面，平面图布置见图 3。
因场地地下水位较高，水量丰富，降水选用管井进行。降水井布置的间距为 15～ 30m，按照本工程基坑的面积，并根据计算，坑内布置19 口管井，纵、横向间距约 25m.按基坑形状布置。因潜水含水层地层多为粉土和粉质粘土、渗透系数小。为能在短时间内将其中的地下水疏干，在坑外设置截水井。为了有效地发挥截水井的作用，坑外截水间距
按照 15m设置，共设置 35口。因工程工期紧迫，为进一步保证基坑的降水效果，尽早为车库主体结构的施工提供作业面，在坑内管井和坑外截水井之间设置了渗井。基坑降水平面布置如图4 所示。
降水井深度为坑内 30m，坑外 20m;钻孔 600mm，滤管采用 280mm 无砂管，下部2m为沉渣段，滤管与孔壁之间用石英砂填充。渗井在管井间布置，清孔后回填碎石。
六、基坑围护典型剖面图
支护结构上部5m高土钉墙坡度系数为0.2，设置4排土钉，上钉竖向间距1.1m，水平间距1.4m，钢筋采用 HRB335级，各层土钉孔径100mm，入射角 10°。土钉注浆采用 PO42.5纯水泥浆，水灰比0.45～~0.55，注浆压力0.4～1.0MPa，注浆量 40kg/m。土钉墙喷射混凝土面层厚80mm，混凝土强度等级为C20，面层内配中6.5@250钢筋网，加强筋中 12。土钉墙下部设置 1.0m宽平台.
下部桩锚支护结构，护坡桩桩长 15～16m（局部集水坑处为17.5m），桩径800mm，间距1.5m。护坡桩混凝土等级为 C30，多数为不均匀配筋，纵向钢筋等级为HRB335;箍筋等级 HPB235，间距150mm。桩顶设置冠梁，冠梁宽900mm，高600mm，混凝土等级C30，左右各配10根18mm钢筋，上下各配2根 16mm钢筋，钢筋等级 HRB335，箍筋为中 8@200。
锚索设置两排，水平间距均为1.5m，倾角 15°，上排锚索钻孔直径为180mm，下排锚索钻孔直径为 150mm。上下排锚索竖向间距2.0m，按不同计算工况，施加预应力170~30kN。
护坡性间土保护采用在两排锚索之间以及锚索下施工 5m长土钉，成孔直径 100omm.间距1.5m，水平倾角 15'，注浆量40kg/m，挂中6.5@250 钢筋网、加强筋中12与土钉连接，外喷 40mm 厚 C20混凝土，基坑围护的典型剖面如图 5～6。
七、变形监测
郑东新区 CBD区4号地下停车场基坑工程于 2010 年2月20目开始进行土方开挖， 2010年2月23日至2010年4月17日进行护坡桩施工;上部土钉墙施工时间为 2010 年 3月3日至2010年3月24日;锚索施工开始于2010年3月26日，结束于2010年5月19日;2010年6月初，基坑开挖完毕。在基坑施工过程中进行了第三方监测，监测内容有;周边道路沉降、桩顶沉降、桩身水平位移，锚索应力监测，监测点布置如图7所示。基坑开挖到设计标高后，护坡桩桩顶最大水平位移为 11.9mm。桩身最大位移为12.53mm.典型的桩身位移如图8所示;基坑周边道路最大沉降24.3mm，具体如表2所示，除监测点D6外，其余均未超过20mm的报警值;桩顶竖向沉降较小，最大为6mm。锚索内力监测共布置 3 点，最终监测值如表 3示。
八、点评
郑东新区 CBD区4号地下停车场基坑工程基坑深度大，工期要求紧迫，采用"上部 5m土钉+下部桩锚"联合支护结构，在保证基坑安全的同时，有较好的经济性。基坑开挖范围内土层为粉土与粉质粘土互层，土性参数差，渗透系数小，为了有效降水，使土体尽快疏干，采用在基坑内部设置管井，在基坑周边设置载水井进行降水，且在境内管井和坑外截水井间还设置了一定数量的渗井，为了防止桩间水土流失，本工程还采取了桩间土的保护措施。正是因为前期调研工作认真仔细，基坑支护设计才合理可行。最终，CBD区4号地下停车场工程基坑在规定的期限内顺利完工，保护了周边道路和建筑物的安全，取得良好的支护效果，为同类条件下基坑支护的设计提供了一定的参考。
感谢供稿作者：
王坤、王保军、宋建学
（河南省吴鼎建筑基础工程有限公司、郑州大学土木工程学院）