广州周大福金融中心位于广州市珠江新城珠江东路东侧J2-1,J2-3地块，建筑总高度为530m，地上111层，地下5层，裙楼高60m，主要为办公楼、酒店式公寓及超五星级酒店。广州周大福金融中心基坑北边长约86m，南边长约142m，南北向长约193m，占地面积约2.2万m²，基坑底周长约600m。大部分区域基坑底标高为-28.30m、基坑顶标高为-1.70m，开挖深度为26.60m;部分区域基坑底标高达-33.3m、基坑顶标高为-1.70m，开挖深度达31.6m;基坑安全等级为一级。

　　 根据项目建造计划，基坑开挖分为4个施工段。场地西侧中段为主塔楼范围，为一期基坑，先行支护和开挖;其他范围为二期基坑，分A,B,C三个区依次支护和开挖，如图1所示。基坑北侧为花城大道，花城大道下方为地下空间及地铁五号线(运营中);南侧为花城南路，花城南路对面为广州市图书馆，相距基坑南侧21m;西侧为珠江东路，珠江东路下方为地下空间(运营中);东侧为规划路，且东侧临近J2-2地块项目和J2-5地块项目(施工中)。

　　 据钻探资料，场区内覆盖层自上而下依次为人工填土层(Q₄^ml)、冲积层(Q₄^al)、残积层(Q^el)，白垩系大塱山组黄花岗段沉积岩(K₂^d2)，其岩土物理力学指标见表1，现分述如下:

　　 (1)人工填土层(Q₄^ml):(1)杂填土，层厚1.30～4.80m，由黏性土、混凝土碎块等堆填而成，为新近填土。

　　 (2)冲积层(Q₄^al):该层可分为4个亚层:(2)₁淤泥质土，层厚0.80～2.10m，呈透镜体状分布和流塑性;(2)₂粉质黏土，层厚0.80～7.30m，局部呈花斑状，可塑为主，黏性较好，土质不均匀;(2)₃中粗砂，层厚0.60～5.30m，呈透镜体状分布，砂质成分以石英为主;(2)₄淤泥质土，层厚0.55～1.49m，呈透镜体状分布和流塑性。

　　 (3)残积层(Q^el):(3)粉质黏土，层厚0.65～5.60m，在场地断续分布，湿水后易软化。

　　 (4)白垩系大塱山组黄花岗段沉积岩(K₂^d2):该层可分为4个亚层:(4)₁全风化岩，层厚0.60～4.60m，在场地分布不连续，主要为粉砂质泥岩，风化剧烈;(4)₂强风化岩，层厚0.50～15.00m，在场地分布不连续，主要为粉砂质泥岩，风化不均匀;(4)₃中风化岩，层厚0.40～11.40m，在场地分布普遍，主要为粉砂质泥岩，风化明显;(4)₄微风化岩，揭露厚度0.60～19.30m，主要为粉砂质泥岩，裂隙不发育，岩石较完整。

　　 场区内地下水为第四系孔隙承压水和基岩裂隙水。第四系素填土、粉质黏土及淤泥质土为相对隔水层，砂层为主要含水层，厚度较小，分布不广，根据室内试验结果，场地中粗砂中含较多黏粒，局部为粉细砂，透水性及赋水性较差，属中等透水性地层。中风化岩层地下水水头较高，透水性较弱，该层水量不丰富。

　　 勘察期间测得地下水混合水位埋深为0.40～2.40m，标高为-5.87～-7.98m，主要靠大气降雨补给，水位受季节影响而变化，降雨是地下水变动的主要原因。

　　 综合考虑周边环境保护的要求、场地条件及工程地质条件，基坑支护结构采用多种支护结构形式，并考虑施工顺序的因素，充分利用先完成主体结构作为后支护结构的支撑作用。

　　 根据施工进程安排，项目主塔楼最先施工，一期基坑进行开挖并完成主塔楼地下室结构施工区;二期A区、B区基坑在一期地下室结构完成后进行施工，其中A区基坑南侧、B区基坑北侧与主塔楼地下室结构相连，无须支护;二期C区基坑在A区与B区地下室结构完成后进行施工，其中C区基坑西侧及北侧与已完成地下室结构相连，无须支护，西侧支护还将作为东侧支撑支护的支撑点。基坑按一期基坑、二期A区、二期B区、二期C区的顺序依次施工。

　　 基坑支护结构平面如图1所示，各区段支护结构形式如表2以及图2～7所示。考虑地块四周的复杂地形，针对地块西侧的地下空间，一期基坑西侧采用搅拌桩止水帷幕+人工挖孔桩+预应力锚索+桁架内撑的混合支护形式，其中地下空间埋深以下部分采用预应力锚索，地下空间部分由于预应力锚索无法穿透，因此采用桁架内撑(图3);二期B区基坑南侧与广州市图书馆有一定距离，因此采用桩锚，并控制锚索最大长度(图4);二期C区东侧邻近J2-2与J2-5施工地块，采用预应力锚索会破坏相邻地块的基坑支护，因此只能采用桁架内支撑+止水帷幕的形式，并依赖相邻基坑已有的支护措施(图5)。二期A区北侧紧邻地铁五号线，因此采用双管旋喷桩止水帷幕+人工挖孔桩+桁架内撑的支护形式(图6)。

　　 本项目采用理正深基坑设计软件，依据相关规范^[6,7,8]，对各个剖面进行了理论分析。各剖面的安全度与变形如表3所示。计算结果显示，支护结构的安全度和变形均满足规范要求。

　　 本项目依据相关规范^[6,7,8]制定了监测方案，对基坑从开挖到回填整个过程的内力及变形进行了监测，根据支护结构的实际受力及变形适时调整基坑设计，以确保了基坑开挖施工过程的安全。

　　 监测的内容包括:支护桩侧移，支护结构的顶部水平位移，基坑周边40m范围内的地面沉降，地下水位，锚索、桁架内支撑的内力。一期基坑和二期基坑的部分监测点位置示意图如图8与图9所示。监测时间间隔为3d，对于变形过大的部位加密监测时间间隔。

　　 选取受力较为典型的1-B-B,1-D-D,2-B-B剖面的支护桩测斜结果，绘制从基坑开挖到施工至±0.00标高过程的桩体侧移随时间变化的曲线，如图10～12所示。

　　 结果表明，剖面1-B-B随着开挖深度和时间的增加，支护桩整体向内侧的位移逐渐增加(图10)。初期大面积开挖，开挖进尺较快，且上部均为土层，支护桩承受的土压力增加较多，其位移变化较大;开挖进入岩层后，支护桩承受的土压力增加较少，其位移变化均匀，缓慢增加;开挖期间因锚索预应力的施加，支护桩侧移略有减小。最终支护桩在顶部达到最大位移13.60mm，略大于计算结果8.65mm，但小于警报值40mm，有较大安全度。

　　 剖面1-D-D的岩层的埋深为7.4m，较早开挖到岩层，在开挖到岩层后，侧移增长较为均匀(图11);支护桩侧移均指向基坑内侧，最大侧移发生在基坑顶部，为13.7mm，该数据与计算结果5.61mm有一定的偏差，是由于设计软件将桩后土模拟为单向弹簧，偏大估计了施加锚索预应力时支护结构向基坑外侧的位移，从而低估了支护桩顶部向基坑内的变形，本工程通过将预应力索所在位置处的相对负变形累加到最大变形来估算该效应，估算最大变形为10～18mm，与实测结果13.7mm较为吻合，估算值与实测值均小于警报值40mm，有较大安全度。

　　 由于2-B-B剖面未采用预应力锚索，而采用桁架内撑的形式，2-B-B剖面的支护桩侧移曲线有别于1-B-B,1-D-D剖面的，后两者通过对锚索施加较大的预应力产生补偿性的反向变形，减少了支护桩上部的侧移，而2-B-B剖面除了桩本身的变形外还要叠加内撑的弹性变形，故最大变形出现在桩上部处。2-B-B剖面支护桩侧移同样随着时间不断增加，沿测量深度先增大，在测量深度为6～10m的位置达到最大值，然后趋于平稳，在测量深度为9m后缓慢下降，到20m处进入岩层，桩体基本没有侧移，如图12所示。侧移最大值约为12mm，小于警报值40mm和计算分析结果18.57mm，说明基坑设计有较大安全度。同时计算的最大位移点和实际最大位移接近，均在深度6～10m之间。

　　 选取一期和二期基坑顶部部分水平位移测点绘制位移随开挖时间的变化曲线，如图13与图14所示。各测点水平位移随着时间增加整体均呈现先增加后稳定在一定范围内的趋势。除一期基坑南面中部WY3测点水平位移最终在20～25mm之间以外，其余各测点水平位移均分布在15mm以内，均未超过警报值30mm，水平位移得到了很好的控制。经分析，WY3测点变形偏大的原因可能是该处土体有一定数量的裂隙。

　　 选取二期基坑A区、B区周围地面部分典型沉降观测点沉降数据绘制沉降随开挖时间的变化曲线，如图15所示。可见，二期基坑A区、B区开挖初期，基坑周围地面沉降随着基坑的开挖逐渐增加，在基坑开挖350d(此时基坑开挖基本完成，开始底板浇筑与地下室施工)后，基坑周围地面沉降趋于稳定。二期A区与B区各测点沉降最终稳定在5～6.5mm之间，小于理论计算结果11～28mm，并且各区域沉降均未超过警报值20mm，对周围建筑物及地铁并无严重的不良影响。

　　 选取一期、二期基坑典型水位监测点绘制水位深度随开挖时间的变化曲线，如图16与图17所示。一期基坑在开挖初期地下水位上升较为明显，且波动较大，这是因为一期基坑土质含砂较高，渗透性较高，受季节影响明显，开挖初期处于雨季，导致水位明显波动。随着基坑的开挖与地下室施工，一期基坑周围水位也逐渐下降。二期基坑与一期基坑相比土质渗透性较差，四周紧邻已建或在建工程，受季节影响较小，开挖到岩层后水位基本处于稳定状态，局部由于季节与土体渗透性原因有些许波动。整体来说各区段水位下降的累积变化值均控制在了1.1m以内，未超过警报值2m。

　　 一期与二期基坑支护的锚索内力变化趋势相近，因此以二期B区部分锚索拉力测点为例，绘制锚索拉力随开挖时间的变化曲线，如图18所示。剔除个别异常数据，各锚索轴力随着开挖时间整体均呈现缓慢上升或者保持稳定的趋势，且最大值均未超过各自警报值中的最小值400kN，说明基坑周围地层良好，深部土体变形较小，应力变化不大，支护结构受力合理，与预期基本一致。

　　 取二期A区每道支撑典型杆件的测点Z16观察剖面2-B-B的支撑轴压力随开挖时间的变化曲线如图19所示。在初期开挖时各道支撑轴压力随着时间增加逐步增加，开挖到基坑底部后各道支撑的轴压力趋于稳定。随着支撑的深度增加，支撑所受到的土压力增大，从而导致支撑内力增加，因此第二道支撑所受到轴压大于第一道支撑所受到轴压。但是当基坑开挖到岩层后，土质较好，土压力反而不大，这导致处于岩层的支撑所受到的向内的挤压力较小且基本相同，因此位于岩层的第三和第四道支撑轴压力相近且均小于前两道支撑。此外各道支撑受力合理，所受轴压与预期基本一致，且均小于警报值(第一、第四道支撑警报值为1 000kN，第二、第三道支撑警报值为1 500kN)。

　　 本项目二期基坑北侧紧邻正在运营的地铁五号线，为确保地铁隧道结构安全和地铁正常运营，对基坑开挖整个过程中邻近地铁结构的变形进行了监测，设置了5个监测断面，如图20所示，每个断面设置了5个监测点进行监测。根据支护结构的实际变形适时调整基坑设计，确保基坑开挖施工过程的安全。部分的典型测点水平变形随时间的变化曲线如图21所示。剔除个别异常数据，可以看出，随着基坑开挖的进行，变形缓慢增加，最大累积变形均小于2.5mm，未超过警报值10mm，不影响地铁运营与隧道结构安全。

　　 本文详细介绍了广州周大福金融中心基坑设计、计算分析以及施工和监测的情况，得到如下结论:

　　 (1)数值分析计算结果表明，通过合理的基坑设计及施工工序安排，能够保证基坑施工过程中的安全，并不对邻近地铁产生不利的影响。

　　 (2)监测结果与数值计算结果较为吻合，验证了数值计算的准确性和合理性。

　　 (3)本基坑范围广、深度大，周边环境复杂，根据分段施工的要求，分为4个相对独立的基坑进行开挖，根据基坑实际情况，采用了多种支护方案，支护方案合理可行。这种复杂的基坑设计较为少见，对于同类工程有参考价值。