周邊復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

蘇啟德

（中交（廣州）鐵道設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣東 廣州 510400）

1 工程概況

黃埔客運(yùn)港站工程，車站長507m，標(biāo)準(zhǔn)段寬28.5m?；诂F(xiàn)場勘察結(jié)果得知，車站中心里程覆土厚3.0m，基坑保護(hù)等級I 級，從而提出變形控制指標(biāo)，要求地基最大沉降≤0.15H，車站主體施工中各支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.25%H，且各處均不可超30mm。項(xiàng)目周邊環(huán)境復(fù)雜，西側(cè)為工業(yè)用地、東側(cè)分布大量居民區(qū)，并緊鄰港口用地，從而加大了施工難度。故本文結(jié)合該客運(yùn)港站工程施工環(huán)境較復(fù)雜的實(shí)際情形，對其基坑支護(hù)設(shè)計(jì)做了深度分析。

2 工程地質(zhì)水文條件

項(xiàng)目所在區(qū)域分布大量特殊填土和軟土，以三角洲沖擊平原地貌為主，總體地勢較為平坦，不存在采空區(qū)。根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件，預(yù)測在實(shí)際施工階段易發(fā)生地面沉降和砂土液化現(xiàn)象。填土層（Q4

ml）、海陸交互相沉積層（Q4mc）、沖積-洪積砂層（Q3+4al+pl）、沖積-洪積土層、殘積土層（Qel）、巖石全、強(qiáng)及中等風(fēng)化帶皆為地層類型。

沿線分布大量的特殊性填土和軟土中，人工填土層主要為雜填土、素填土及耕植土，素填土為粉質(zhì)黏土、中粗砂、碎石等；雜填土則含有磚塊、混凝土塊等建筑垃圾或生活垃圾本層在水平方向上分布廣泛。填土在垂直方向上分布不均勻，局部可能存在土層滯水。填土成份復(fù)雜且比較松散，成分不均，在外力作用下變形大、強(qiáng)度低。只有正確展開基坑開挖和樁成孔施工才能保證側(cè)壁和樁體的穩(wěn)固和完整。

沿線軟土層由第四系海陸交互相淤泥＜2-1A＞、淤泥質(zhì)土層＜2-1B＞和河湖相沉積淤泥質(zhì)土層＜4-2B＞組成。淤泥質(zhì)土層除了潮濕、容易被壓縮外，較好的孔隙比和靈敏度也是其優(yōu)勢，不過其抗剪強(qiáng)度并不高。出現(xiàn)沉降和基底變形是因?yàn)樵瓲钔習(xí)谡饎舆^程中迅速變稀且向兩邊搖晃。

此外根據(jù)勘察資料表明，項(xiàng)目所在區(qū)域穩(wěn)定水位埋深達(dá)1.43～2.42m，水位標(biāo)高5.23～7.26m，此環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能易受到影響，伴有鋼筋腐蝕風(fēng)險。鑒于此，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作中要兼顧現(xiàn)場及周邊的地質(zhì)、水文條件，經(jīng)過多方面比選后確定最優(yōu)者。

3 復(fù)雜環(huán)境下基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

3.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)原則

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)盡可能避免在基坑開挖及后續(xù)施工環(huán)節(jié)擾動作用下引發(fā)的地面沉降現(xiàn)象，要求最大化減小地面沉降量?，F(xiàn)場分布的各類建（構(gòu)）筑物均是施工阻礙因素，要協(xié)調(diào)好基坑施工與建（構(gòu)）筑物的關(guān)系。此外，基坑變形控制應(yīng)根據(jù)實(shí)際保護(hù)等級的不同采取相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

保護(hù)等級分3 個級別。一級地面的沉降量最多為0.15%H，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大的水平位移也應(yīng)在0.25%H 內(nèi)，開挖至少應(yīng)有14m 深，建筑物在施工場地附近3H 內(nèi)即可，或在施工現(xiàn)場周邊的1.0H 范圍內(nèi)存在非嵌巖樁等各類型建筑物；二級席最大沉降量最多為0.3%H，支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平位移的極限是0.4%H；保護(hù)好基坑和環(huán)境，可選擇多種基坑工程，但一級和三級不可選；于第三級地面而言，其沉降量的最大值也最多為0.6%H；圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行位移的最大值也至多為2%H，開挖深度需＜6m，且施工現(xiàn)場的周邊3 倍開挖深度內(nèi)未分布存在特殊保護(hù)要求的建（構(gòu)）筑物，方可達(dá)到基坑施工和環(huán)境保護(hù)的要求。

3.2 基坑工程特點(diǎn)

基坑有很多特點(diǎn)，須在了解基坑最新情況、施工規(guī)模及附近環(huán)境等的基礎(chǔ)上進(jìn)行梳理：

（1）基坑所處范圍內(nèi)的地基土類型豐富，其中填土的組成較為復(fù)雜，淤泥質(zhì)粘土不具備較高的強(qiáng)度且厚度較大，易導(dǎo)致基坑發(fā)生變形現(xiàn)象。

（2）該工程中的基坑約15m 深，屬于超深基坑?；娱_挖深度約15m。超過該深度的電梯豎井存在于少數(shù)地區(qū)。隨基坑開挖工作的不斷進(jìn)行，場地和周圍地區(qū)容易受到不利影響。對此支護(hù)體系設(shè)計(jì)工作中要注重整體平衡性，盡可能減小基坑開挖的擾動，維持周邊環(huán)境穩(wěn)定性。

（3）基坑開挖影響深度范圍內(nèi)主要以粘質(zhì)粉土層為主，滲透系數(shù)較大且區(qū)域內(nèi)地下水發(fā)育，管涌、流砂發(fā)生概率高，要求止水帷幕性能足夠良好。

3.3 方案比選

綜合考慮站址周邊在地質(zhì)、水文等方面的實(shí)際情況，擬定出幾種明挖基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，分析各自的特點(diǎn)，最終選出適用于本工程的方案。

（1）地下連續(xù)墻。此方案的優(yōu)勢在于：（1）工藝成熟、適用范圍廣，在各類型土質(zhì)都可取得較好的應(yīng)用效果，各環(huán)節(jié)施工速度較快，設(shè)置的地連墻穩(wěn)定性良好，是現(xiàn)階段最為典型的支護(hù)形式。（2）施工靈活性高，臨時支撐可依據(jù)實(shí)際情況及時調(diào)整，從而提高地連墻的使用效果，相較于逆作法挖土效率更高，可縮短基坑暴露時間。（3）場地需求較低，可節(jié)省大量施工空間。

（2）鉆孔灌注樁?；诖朔椒ǖ膽?yīng)用，所得圍護(hù)結(jié)構(gòu)在剛度、抗變形兩方面的表現(xiàn)更為良好，減少對周邊建（構(gòu)）筑物的不良影響，樁與內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成整體，有效承受水土壓力，因此在大深度基坑中具有可行性。

（3）鉆孔咬合灌注樁?；诖朔椒ǖ膽?yīng)用，圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，僅存在微弱的變形，且周邊的各類建（構(gòu)）筑物也可維持穩(wěn)定，樁與內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成整體，具備承受水土壓力的效果。施工設(shè)備方面以大型旋挖鉆機(jī)為主，施工效率高，可減少不必要的成本投入，但存在較大的施工難度。

3.4 基底加固措施

進(jìn)行基坑施工時須對基底進(jìn)行加固處理，該過程應(yīng)考慮地質(zhì)情況、附近環(huán)境的變形控制標(biāo)準(zhǔn)、如何開挖土方等問題。

就本工程而言，施工現(xiàn)場存在很多深層淤泥質(zhì)土和軟土層，須考慮其具體分布并對其進(jìn)行加固土壤。若在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的過程中，軟土層對其有干擾。為保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，應(yīng)提前進(jìn)行加固?；庸こ倘魶]有內(nèi)部支撐，選用的支護(hù)形式為無邊坡、水泥土攪拌樁重力式擋土墻及土釘墻支護(hù)且軟土層分布在基坑附近時，土體會發(fā)生移動，這對工程安全有不利影響，須借助土體固結(jié)或置換等方法使邊坡更加穩(wěn)固。此外還有很多可行方式。如基坑周圍有暗浜，要使其不干擾基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，可借助水泥土攪拌樁摻入更多水泥。水泥土攪拌樁重力式擋墻的設(shè)置一定程度上須增加暗河區(qū)的水泥含量。

3.5 方案確定

本項(xiàng)目中基坑深度較大，考慮到地質(zhì)條件欠佳且基坑較深的施工特點(diǎn)，應(yīng)嚴(yán)格控制變形，盡可能減小對周邊環(huán)境的不良影響。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)提高其剛度、減小結(jié)構(gòu)的變形現(xiàn)象，經(jīng)多方面分析后最終選擇地下連續(xù)墻的方式，以發(fā)揮出此支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、剛度大、抗變形能力強(qiáng)、防滲水的優(yōu)勢。

并以施工質(zhì)量要求為指導(dǎo)，經(jīng)分析后決定將墻厚設(shè)為1000mm。為給施工創(chuàng)造良好條件采取管井降水措施，確保地下水不會對施工作業(yè)造成影響。地下連續(xù)墻成槽時要維持槽壁的穩(wěn)定性，應(yīng)從泥漿比重、材料組成、液面高度等角度入手，使槽壁泥皮具有足夠的粘性。對于出入口和風(fēng)亭兩部分附屬結(jié)構(gòu)，其基坑深度約9.5m，此部分以600mm 厚的連續(xù)墻為主，輔以內(nèi)支撐的方式，達(dá)到多重防護(hù)的效果。

4 結(jié)束語

基坑工程周邊環(huán)境復(fù)雜，此條件下做好基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作具有必要性，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況選擇相適應(yīng)的加固措施，以確保技術(shù)可行為基本前提，兼顧施工效率、成本等多方面需求，切實(shí)保障基坑的穩(wěn)定性，給剩余環(huán)節(jié)的施工作業(yè)提供良好條件。