軟土地區(qū)深大基坑設計施工管理

王 偉 （申能（集團）有限公司上海匯郡投資有限公司，上海 201204）

1 引言

隨著我國沿海地區(qū)高層建筑的興起和地下空間開發(fā)力度的加大,軟土地區(qū)的深基坑工程越來越多,且深基坑的周邊環(huán)境復雜，多臨近市政道路、市政管線、保護建筑等，而軟土地區(qū)由于基坑開挖范圍內的土質大多為淤泥質土，該土層具有含水量較高、強度低特點，相應的基坑開挖變形大，對周邊環(huán)境影響也較大。因此軟土地區(qū)的深基坑設計及施工不僅需要保證基坑工程本身的安全性，還需要確?；娱_挖對周邊的建筑物、道路和各種地下設施的影響在安全允許范圍內，故研究軟土地區(qū)深大基坑變形控制措施具有重大的意義。

解子軍分析了上海軟土地區(qū)深大基坑支護方案的選型與設計；王耿分析了軟土地區(qū)深基坑施工過程的影響因素,介紹了軟土地區(qū)深基坑施工的準備，以及開挖過程中的各項注意事項,以期為相關施工作業(yè)管理人員提供合理的參考。賈堅分析了時空效應原理在軟土地區(qū)深基坑開挖中的應用；戎毅仁以工程實例分析了軟土地區(qū)深基坑降水設計施工技術。

本文以上海某深基坑工程為例，分析了該深基坑的施工重點及難點，介紹了圍護設計方案，重點闡述了施工組織技術。通過本工程的成功實施，可以為深大基坑的管理實施提供一定的參考依據(jù)，對類似工程有一定的借鑒意義。

2 工程概況及地質條件

2.1 工程概況

北蔡105街坊13-03地塊項目南起規(guī)劃路，北至成山路，東接中汾涇河道，西臨楊高南路，整體設置二層地下室，本工程基坑規(guī)模較大，基坑面積約合2.86萬m，開挖深度約9.55m～9.75m，總開挖土方量約27萬方，為大型深基坑工程。

2.2 周邊環(huán)境概況

本工程周邊環(huán)境比較復雜，項目東側為中汾涇，距離南側基坑地下室外邊線約為28m，該側地面下方埋設有重要市政原水管，圍護結構距離原水管最近距離S約為27m，約為3倍基坑開挖深度H，該側基坑的環(huán)境保護等級相應為三級；但是考慮到該側原水管是非常重要的市政管線，該側按照環(huán)境保護等級二級進行考慮。

南側基坑以南為川楊河，地下結構距離川楊河駁岸約為67m，川楊河與用地紅線之間為已拆除的臨時廠房，環(huán)境條件較為寬松，依據(jù)《基坑工程技術規(guī)范》(DG/TJ08-61-2010)規(guī)定，該側環(huán)境保護等級為三級。

西側為楊高南路，其下埋設有多條市政管線，西南側為楊高南路過川楊河橋，地下室結構距離川楊河橋最近處距離S約為35m，約為3.5倍基坑開挖深度H，依據(jù)《基坑工程技術規(guī)范》(DG/TJ08-61-2010)規(guī)定，該側環(huán)境保護等級為三級。

2.3 地質條件

根據(jù)本項目的地質勘察報告，基坑開挖涉及土層的巖土力學指標如下表。

土層物理力學性質綜合成果表

圖1 項目位置環(huán)境圖

地下水：潛水補給來源主要為大氣降水與地表徑流，其排泄方式以蒸發(fā)消耗為主。潛水位埋深隨季節(jié)、氣候等因素而有所變化，因此潛水水位高低主要取決于降雨量的大小和雨期持續(xù)時間。擬建場地年平均水位埋深為地表面下0.50m。

承壓水：擬建場地主要局部分布有第⑤1-1t層粉砂、⑤3t層粘質粉土中的微承壓水和第⑦、⑨層砂土層中的承壓水。據(jù)上海地區(qū)已有基坑工程中長期承壓水水位觀測資料，其中微承壓水水位埋深的變化范圍一般在3.0m～8.0m，承壓水水位埋深的變化范圍一般在3.0m～9.0m。根據(jù)勘察報告，微承壓水的實測水位埋深為3.4m～3.5m。

3 基坑圍護設計

3.1 本項目技術難點

3.1.1 大型深基坑工程，對周邊環(huán)境影響大

本工程基坑規(guī)模較大，基坑面積約合2.86萬m，開挖深度約9.55m～9.75m，總開挖土方量約27萬方，為大型深基坑工程。周邊市政道路下方管線保護要求較高，尤其是項目東側為中汾涇下方埋設的原水管保護要求高。

3.1.2 地質條件復雜

基坑開挖面及坑底以下分布有厚度達10.2m的第4層淤泥質粘土，該土層呈流塑態(tài)，軟土抗剪強度低，靈敏度高，具有觸變性和流變性特點，基坑開挖到底后土體隆起量大。

3.1.3 承壓水處理

本工程落深區(qū)存在承壓水突涌問題，如何通過控制承壓水，減小基坑抽降承壓水對周邊環(huán)境的影響，也是本工程重點需要考慮的問題。

3.2 圍護樁選型

本項目的基坑開挖9.55m～9.75m，圍護結構通常采用SMW工法樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻三種圍護形式。從經(jīng)濟角度出發(fā)，地下二層采用地下連續(xù)墻性價比低，因而不予考慮。SMW工法樁剛度相對鉆孔灌注樁稍弱，位移控制能力相對略低，對于本工程地下二層而言，基坑面積大，周邊環(huán)境保護要求較高，且地下二層施工工期長，工法樁不具有造價優(yōu)勢，故基坑采用鉆孔灌注樁作為圍護結構，一般位置基坑開挖深度9.75m，采用Φ850@1050鉆孔灌注樁，圍護插入長度11.0m，插入比1.13:1，原水管區(qū)域開挖深度9.75m，采用Φ950@1100鉆孔灌注樁，圍護插入長度14.75m，插入比 1.51:1，增加了圍護體剛度，更有利于控制基坑的變形。

圖2 剖面圖

3.3 支撐設計

本項目地下二層，可采用二道混凝土支撐。支撐平面布置采用對撐+角撐+邊桁架的布置形式，支撐的間距控制在10.0m左右，支撐混凝土強度等級為C35，跨中采用了多跨的對撐，可以有效控制基坑長邊跨中的位移。對撐結合角撐，形成了較多支撐空擋，方便了挖土。第一道支撐對稱位置沿東西方向及南北方向設置了施工棧橋，可以方便土方開挖，同時支撐剛度的增加，可以減少圍護體位移，并確保周圍環(huán)境安全。

圖3 支撐平面布置圖

3.4 坑底加固設計

地基加固分為基坑裙邊被動區(qū)加固和坑內局部落深坑加固兩種。在原水管控制區(qū)域，局部陽角區(qū)域以及楊高路橋附近采用2Φ700@500雙軸水泥土攪拌樁格柵墩式地基加固，以控制基坑圍護結構的變形。加固體寬度6.4m，加固深度范圍從第二道支撐底部至坑底至開挖面下4m。

水泥摻量從第二道支撐底面至開挖面范圍內10%，開挖面至坑底4m范圍內13%。在坑內局部深坑邊坡（如塔樓與地庫底板高差處）的加固采用高壓旋噴樁格柵加固，局部深坑采用壓密注漿封底。通過加固坑內土體，可以改良坑內土體，有效控制基坑開挖時支護結構的變形。

4 基坑施工管理情況

4.1 基坑土方開挖及支撐施工

本工程基坑面積較大，按照“時空效應”規(guī)律，明確土方開挖和支撐的步序以及每步的施工參數(shù)，在每個開挖段分層、分小段開挖，隨挖隨撐，按規(guī)定時限開挖及施工支撐，嚴格執(zhí)行“分層、分塊、限時對稱平衡開挖支撐”的原則，減少圍護結構的無支撐暴露時間。按照上述原則，第二層及第三層土方采用分塊開挖進行分區(qū)，土方分區(qū)開挖見圖4所示。

圖4 挖土分區(qū)平面圖

4.2 降水設計及承壓水控制

通過疏干井抽降基坑內地下水，固結及提高了基坑內土體的強度，可以有效較少基坑側壁變形，同時降水穩(wěn)固土體，為穩(wěn)定邊坡、減緩基坑圍護變形創(chuàng)造條件，滿足施工要求的目的。

本項目基坑開挖面位于第4層淤泥質黏土中，該土層土質差含水率高，但透水性弱，降水難度大。根據(jù)基坑開挖深度及地質條件采用真空疏干井，整個基坑共布置11口疏干井，并每3口疏干井設置了真空泵，通過真空降水，達到了疏干地下水，固結土體的作用。

在落深區(qū)附近布置了降壓井兼做降壓水位觀測井，根據(jù)觀測井的承壓水位，來進一步確定開啟的抽水速率以及減壓井數(shù)量，從而控制承壓水的水位。

5 基坑監(jiān)測管理情況

本項目從2015年09月開始施工，在基坑施工過程中，監(jiān)測單位對基坑圍護結構、支撐體系、周邊管線等進行了實時監(jiān)測。主要的基坑監(jiān)測項目有：基坑圍護樁頂位移、基坑圍護樁身測斜、混凝土支撐軸力、鋼立柱沉降、基坑內外水位、周邊土體的沉降、管線位移等。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，本基坑工程實施過程中，基坑自身圍護結構位移和周邊管線的變形均在規(guī)范要求可控的范圍之內。其證明了本項目基坑圍護設計及施工中，采取的措施能有效控制基坑的變形。

6 結語

本文以上海市某基坑工程為例，針對軟土地區(qū)深大基坑工程環(huán)境保護要求高的特點，在圍護設計中采取了增大圍護樁剛度、坑內加固、鋼筋混凝土對撐布置等技術措施來控制基坑施工引起的變形，基坑開挖施工中采取了分塊開挖，優(yōu)先形成支撐的施工管理措施，并采用真空深井降水，能有效疏干基坑內地下水，固結坑內土層。通過本工程的成功實施，可以為軟土地區(qū)的深大基坑變形控制，提供一定的參考依據(jù)。