基坑設計在底部為深厚淤泥層時的措施研究

【摘 要】隨著經濟的不斷發展，我國的工程項目在不斷增多，尤其在沿海地區，例如濱海平原、河口三角洲等地。但是這種地理位置情況特殊，軟土分布廣泛，存在大量的淤泥或淤泥質土。在工程建設過程中，基坑設計是一種重要的施工技術，本文結合深圳市衙邊涌片區泵站排澇工程中泵站部分基坑開挖項目，介紹深厚淤泥層中基坑支護設計方法，并對該種基坑設計進行變形分析，證實基坑設計研究的可行性。

【關鍵詞】基坑設計；深厚淤泥層；措施

1 深厚淤泥層的特征及影響

深厚淤泥層是在生物化學作用的前提下，并且在靜水條件或緩慢水流環境下淤積而形成的。淤泥軟土往往呈流塑狀，天然含水量高的特點，而且一般都具有強度低、滲透性差、壓縮性高、以及觸變性等其他特點。近年來，隨著濱海地區工程項目增多，經常遇到深厚淤泥層中基坑開挖問題，由于淤泥質土層厚度大、土質差，對基坑圍護安全提出更高的要求，稍有不慎，便會引起基坑坍塌、場地周邊管線和道路損壞現象，對周邊的居民產生嚴重不良影響。因此，深厚淤泥層中基坑設計已成為工程設計人員關心的重點，但由于問題的復雜性，還需要對基坑設計進行進一步的研究。

2 基坑設計的措施

深基坑工程的影響因素多，危險性大，成功的深基坑工程設計方案，取決于其是否適應場地的水文地質條件、工程地質條件以及周邊環境特點等。深基坑工程的影響因素在基坑開挖過程中是不斷變化的，因此，一個合理的深基坑工程設計方案能否順利完成，還必須進行施工過程中的監測工作，獲得動態信息。通過對前期開挖監測得到的各種數據進行分析，對后續開挖方案、開挖順序和開挖速度提出建議，對施工過程中可能出現的險情進行及時的預報，保證基坑支護結構的穩定性及周圍環境的安全。

3 以深圳市衙邊涌片區泵站排澇工程為例研究基坑設計措施

3.1 工程概況

衙邊涌泵站排澇工程位于深圳市寶安區沙井街道衙邊涌片區， 由于片區內地勢低洼及受潮水位和茅洲河水位的頂托， 經常發生洪澇災害， 所以建設排澇泵站， 抽排匯入低區的雨水， 提高片區的防洪排澇能力。泵站設六臺機組， 總設計排澇流量 38176m /s，屬中型泵站。場地標高約為 410m， 而泵房結構底板標高為 - 610m， 基坑開挖深度 710～1112m， 基坑西側與茅洲河干流相鄰， 需要進行基坑支護。

3.2 工程地質條件及水文條件

就工程地質條件而言，根據工程勘察報告提供的數據，擬建場地基坑工程所涉及的各地基土層的特征自上而下分述如下：

3.2.1 雜填土層：主要成分為粉質黏土以及少量生活建筑垃圾，中間含有不均勻夾填石，未完成自重固結，其結構松散，土質稍濕，分布范圍較廣，厚度變化大，平均厚度為約為3156m

3.2.2 淤泥層：呈流塑，具高壓縮性，強度低飽和的特點，其中含大量有機質，分布的區域為全場，平均厚度為14149m

3.2.3 中細砂層：松散且稍密，飽和，其中不均勻含粉質黏土、粗砂及圓礫。場地內全場分布，平均厚度為 1165m。

3.2.4 黏性土層：可塑約為硬塑，土質為濕性。場地內全場分布，平均厚度為 12125m。

3.2.5 強風化細粒花崗巖層：由細粒花崗巖風化殘積而成，原巖結構清晰，巖芯呈土狀、塊狀。場地內全場分布，平均厚度為 8160m。

根據基坑的實際開挖深度以及上述的土層分布狀況，基坑開挖面基本位于雜填土層和淤泥層中。

該工程場地地下水主要類型有松散土層的孔隙水和基巖裂隙水。地下水受大氣降雨影響。松散土層中的孔隙潛水分布于海沖積砂層中，透水性較好，屬強透水層，受大氣降水補給，水位隨降雨量大小而變化。場地內地下水勘察期間測得地下水位埋深 0.32～4.70 m，場地地下水及地表水對混凝土無腐蝕性，對混凝土中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結構具有弱腐蝕性。

3.3 基坑設計方案

經過設計人員對基坑設計中各個方案的測試，決定采用基坑支護方案：

3.3.1 基坑支護選型

泵站基坑存在以下特點：基坑地質條件較差，深度較深，且淤泥層特別深厚，淤泥強度低，天然含水量高。泵站基坑形狀復雜，泵站結構不像土建結構形狀規則，泵站存在進水池、前池、泵房、出水池等建筑物，形狀不規整且結構不對稱，增加支護的難度。綜合分析以上特點， 擬放坡開挖、灌注樁加錨索及灌注樁加內支撐三個方案進行比較。因工程地處濱海深厚軟土地區，淤泥強度低，能滿足穩定邊坡的坡度很小，泵站基坑開挖需要很大的施工場地 ， 而周邊又 擬放坡開挖、灌注樁加錨索及灌注樁加因工程地處濱海深厚軟土地區，淤泥強度低，與錨索錨固體的黏結強度低，錨索拉力很有限，為保證基坑穩定及變形的控制，需要錨索密度大、錨固段長，這樣導致錨索在淤泥中施工困難、投資大，而內撐材料采用鋼筋混凝土，質量穩定程度高，且泵站基坑的對稱結構剛好發揮內撐結構抗壓的優點，可以有效控制變形，投資省。經過上述分析，泵站基坑支護方案確定為：灌注樁+混凝土內支撐支護形式。

3.3.2 基坑支護順序

為了保證基坑的穩定性，其施工主體部分須遵循以下施工順序：

支護樁、支撐樁、旋噴樁施工→樁質量檢測→鑿樁頭、樁頂冠梁施工→第一層土方開挖 (至標高210m)→第一道腰梁、內支撐施工→養護 →第二層土方開挖 (至標高 - 315m)→第二道腰梁內支撐施工→養護→土方開挖直至基坑底 (須分段開挖、分段換填 )→澆筑結構底板、底板與支護樁之間須密實 →養護→拆除第二道支撐→澆筑結構側板→養護→拆除第一道支撐。

3.4 基坑監測

為了保證基坑、基坑周邊建筑物的安全，同時保證工程地下室結構施工能順利進行，基坑開挖前在現有管線的基礎上再對周邊管線進行復查，對周邊道路、構筑物及管道的沉降、裂縫作全面調查，并做好監測分析記錄。施工過程中應及時獲取基坑開挖過程中支護結構和周圍土體的變形信息，以求掌握基坑開挖對環境的影響，做出安全預報，實行信息化施工，及時調整施工進度，有效控制圍護結構及坑后土體變位，應作基坑原位監測。

3.5 基坑設計變形分析

在施工場地底部為深厚淤泥層時，為了保證期施工的安全性和穩定性，不僅要做好基坑設計方案，更要對基坑變形做好分析，以便能夠及時的采取相應的解決措施。

基坑開挖過程中，基坑周圍地表、坑底土體及支護結構將產生一定的變形，合理的支護結構設計能夠有效控制這一變形的發展，使變形的量值限制在安全范圍內。為驗證上述方案的合理性，選取典型剖面，采用商業有限元軟件建立二維有限元模型對基坑開挖過程進行模擬， 分析基坑的變形性狀。通過分析得出各個階段支護結構側向變形。坑底土體隆起量以及基坑周圍地表沉降量和變形值，這樣才能夠更加準確的分析此設計方案的可行性。

4 結論

當基坑場地存在深厚淤泥層時，且基坑開挖深度、寬度都較大的情況下，合理的基坑設計方案不僅能夠保證工程順利安全施工，而且還能節約工程造價。文中結合工程實例，詳細闡述存在深厚淤泥層時基坑支護設計方案，以及施工注意事項，并通過有限元對方案進行模擬分析，證明此基坑設計方案的可行性。

以上足以證明，不管處于什么樣的地理環境，要不斷的進行研究，才能找出切實可行的解決方案。

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