周邊復雜環境條件下的基坑支護設計方案

蘇啟德

（中交（廣州）鐵道設計研究院有限公司， 廣東 廣州 510400）

1 工程概況

黃埔客運港站工程，車站長507m，標準段寬28.5m。基于現場勘察結果得知，車站中心里程覆土厚3.0m，基坑保護等級I 級，從而提出變形控制指標，要求地基最大沉降≤0.15H，車站主體施工中各支護結構最大水平位移≤0.25%H，且各處均不可超30mm。項目周邊環境復雜，西側為工業用地、東側分布大量居民區，并緊鄰港口用地，從而加大了施工難度。故本文結合該客運港站工程施工環境較復雜的實際情形，對其基坑支護設計做了深度分析。

2 工程地質水文條件

項目所在區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。根據現場的地質條件，預測在實際施工階段易發生地面沉降和砂土液化現象。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、強及中等風化帶皆為地層類型。

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。填土成份復雜且比較松散，成分不均，在外力作用下變形大、強度低。只有正確展開基坑開挖和樁成孔施工才能保證側壁和樁體的穩固和完整。

沿線軟土層由第四系海陸交互相淤泥＜2-1A＞、淤泥質土層＜2-1B＞和河湖相沉積淤泥質土層＜4-2B＞組成。淤泥質土層除了潮濕、容易被壓縮外，較好的孔隙比和靈敏度也是其優勢，不過其抗剪強度并不高。出現沉降和基底變形是因為原狀土會在震動過程中迅速變稀且向兩邊搖晃。

此外根據勘察資料表明，項目所在區域穩定水位埋深達1.43～2.42m，水位標高5.23～7.26m，此環境下鋼筋混凝土結構的性能易受到影響，伴有鋼筋腐蝕風險。鑒于此，基坑支護設計工作中要兼顧現場及周邊的地質、水文條件，經過多方面比選后確定最優者。

3 復雜環境下基坑支護設計方案

3.1 基坑支護設計原則

基坑支護設計工作中，應盡可能避免在基坑開挖及后續施工環節擾動作用下引發的地面沉降現象，要求最大化減小地面沉降量。現場分布的各類建（構）筑物均是施工阻礙因素，要協調好基坑施工與建（構）筑物的關系。此外，基坑變形控制應根據實際保護等級的不同采取相適應的標準。

保護等級分3 個級別。一級地面的沉降量最多為0.15%H，圍護結構最大的水平位移也應在0.25%H 內，開挖至少應有14m 深，建筑物在施工場地附近3H 內即可，或在施工現場周邊的1.0H 范圍內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，支護結構進行水平位移的極限是0.4%H；保護好基坑和環境，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；圍護結構進行位移的最大值也至多為2%H，開挖深度需＜6m，且施工現場的周邊3 倍開挖深度內未分布存在特殊保護要求的建（構）筑物，方可達到基坑施工和環境保護的要求。

3.2 基坑工程特點

基坑有很多特點，須在了解基坑最新情況、施工規模及附近環境等的基礎上進行梳理：

（1）基坑所處范圍內的地基土類型豐富，其中填土的組成較為復雜，淤泥質粘土不具備較高的強度且厚度較大，易導致基坑發生變形現象。

（2）該工程中的基坑約15m 深，屬于超深基坑。基坑開挖深度約15m。超過該深度的電梯豎井存在于少數地區。隨基坑開挖工作的不斷進行，場地和周圍地區容易受到不利影響。對此支護體系設計工作中要注重整體平衡性，盡可能減小基坑開挖的擾動，維持周邊環境穩定性。

（3）基坑開挖影響深度范圍內主要以粘質粉土層為主，滲透系數較大且區域內地下水發育，管涌、流砂發生概率高，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、水文等方面的實際情況，擬定出幾種明挖基坑圍護結構形式，分析各自的特點，最終選出適用于本工程的方案。

（1）地下連續墻。此方案的優勢在于：（1）工藝成熟、適用范圍廣，在各類型土質都可取得較好的應用效果，各環節施工速度較快，設置的地連墻穩定性良好，是現階段最為典型的支護形式。（2）施工靈活性高，臨時支撐可依據實際情況及時調整，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，可節省大量施工空間。

（2）鉆孔灌注樁。基于此方法的應用，所得圍護結構在剛度、抗變形兩方面的表現更為良好，減少對周邊建（構）筑物的不良影響，樁與內部結構形成整體，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。基于此方法的應用，圍護結構具有較高的剛度，僅存在微弱的變形，且周邊的各類建（構）筑物也可維持穩定，樁與內部結構形成整體，具備承受水土壓力的效果。施工設備方面以大型旋挖鉆機為主，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

進行基坑施工時須對基底進行加固處理，該過程應考慮地質情況、附近環境的變形控制標準、如何開挖土方等問題。

就本工程而言，施工現場存在很多深層淤泥質土和軟土層，須考慮其具體分布并對其進行加固土壤。若在基坑圍護結構施工的過程中，軟土層對其有干擾。為保證支護結構的質量，應提前進行加固。基坑工程若沒有內部支撐，選用的支護形式為無邊坡、水泥土攪拌樁重力式擋土墻及土釘墻支護且軟土層分布在基坑附近時，土體會發生移動，這對工程安全有不利影響，須借助土體固結或置換等方法使邊坡更加穩固。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結構的穩定，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置一定程度上須增加暗河區的水泥含量。

3.5 方案確定

本項目中基坑深度較大，考慮到地質條件欠佳且基坑較深的施工特點，應嚴格控制變形，盡可能減小對周邊環境的不良影響。在圍護結構的設計工作中，應提高其剛度、減小結構的變形現象，經多方面分析后最終選擇地下連續墻的方式，以發揮出此支護結構穩定性好、剛度大、抗變形能力強、防滲水的優勢。

并以施工質量要求為指導，經分析后決定將墻厚設為1000mm。為給施工創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造成影響。地下連續墻成槽時要維持槽壁的穩定性，應從泥漿比重、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。對于出入口和風亭兩部分附屬結構，其基坑深度約9.5m，此部分以600mm 厚的連續墻為主，輔以內支撐的方式，達到多重防護的效果。

4 結束語

基坑工程周邊環境復雜，此條件下做好基坑支護設計工作具有必要性，應根據現場情況選擇相適應的加固措施，以確保技術可行為基本前提，兼顧施工效率、成本等多方面需求，切實保障基坑的穩定性，給剩余環節的施工作業提供良好條件。