基于深基坑支護設計與巖土勘察技術分析

陳 勇

(福建省第四地質大隊，福建 寧德 352100)

隨著我國經濟的發展，在工程建設過程中，對高層建筑和地下空間需求越來越高，在實際工程中，經常會遇到基坑開挖。開挖深度超過5 m的基坑屬于深基坑，需要加強支護。同時，在深基坑施工前，掌握巖土勘察掌握巖土層分布與特點，對基坑支護設計和施工具有重要指導意義。本文結合某地區商業廣場的巖土工程勘察和深基坑支護設計，來說明在深基坑支護中設計與巖土勘察技術的重要意義。

1 工程概況

某地區商業廣場，場地總用地面積為15 604 m2，總建筑面積47 635.11 m2，地下室面積約8 625.11 m2。擬建建筑包括1棟11+2F酒店，1棟11+2F辦公樓，1棟3F商業樓，1棟9+3F辦公樓及一層整體地下室。擬建建筑采用框架結構，對差異沉降敏感程度屬敏感，擬采用樁基礎。地下室底板底高程為15.70 m，場平標高為20.90 m，基坑支護段開挖深度為5.2 m。地下室平面呈不規則的矩形。基坑周長約為466.13 m，基坑開挖面積約12 416 m2。在基坑工程設計及施工前，開展巖土工程勘察工作，查明擬建場地巖土工程條件，為擬建工程的基礎設計、施工提供所需的巖土工程資料。

2 深基坑巖土工程勘察技術

2.1 巖土工程勘察技術

(1)鉆探工藝：采用回轉鉆進，土層鉆探回次進尺控制在1.00 m以內，巖層鉆探回次進尺控制在2.00 m以內。為滿足樣品采集的需要，開孔口徑一般為130 mm，終孔口徑不小于91 mm。

(2)采樣：原狀土樣采用取土器采集，巖、土樣品采集后密封移交實驗室。各采取了2組水樣、2組土樣進行腐蝕性指標分析。取水試樣過程中，盡量減少水試樣的暴露時間，并及時移交實驗室。

(3)水位測量：在鉆孔內直接測量初見水位和穩定水位，且穩定水位在勘探結束后統一測量；水位測量精度不得低于±20 mm。

(4)本次勘察原位測試采用了標準貫入試驗、圓錐動力觸探試驗等方法。在粉質黏土層、粉砂層、中砂層、粗砂層中進行標準貫入試驗；在雜填土層、礫砂層、強風化砂巖中進行重型圓錐動力觸探試驗。

(5)工程測量：所有勘探孔均采用GPS放至實地，平面坐標及高程以建設單位提供的基準點為測量控制點。施工結束后，復測其坐標及高程。

2.2 巖土層分布特征

通過全面的巖土工程勘察表明，擬建工程場地地層包括第四系人工填土層、第四系全新統沖積層及第三系新余群粉砂巖。按其巖性及其工程特性，從上到下依次劃分為①雜填土：以建筑、生活垃圾及粉黏粒為主，揭露層厚1.3～4.8 m；②粉質黏土：可塑，以粉黏粒為主，韌性及干強度中等，層厚1.2～5.0 m，層頂標高18.26～20.23 m；③粉砂：濕-飽和，松散，主要礦物成分為石英、長石等，含少量泥質，分選性一般。實測標貫錘擊數為6～8擊，經桿長修正后平均擊數為5擊，揭露層厚0.90～3.70 m，層頂標高12.53～17.47 m；④中砂：飽和，松散，主要礦物成分為石英、長石及云母等，分選性一般，底部顆粒逐漸變粗。實測標貫錘擊數為9～10擊，經桿長修正后平均擊數為8擊，層厚1.30～6.00 m，層頂標高11.64～15.03 m；⑤粗砂：飽和，中密，主要礦物成分為石英、長石等，分選性一般，底部顆粒逐漸變粗。實測標貫錘擊數為19～22擊，經桿長修正后平均擊數為14擊，層厚6.60～12.90 m，層頂標高8.68～13.63 m；⑥礫砂：飽和，中密，主要礦物成分為石英、長石、硅質巖等，分選性一般，底部顆粒逐漸變粗，層厚1.90～5.90 m，層頂標高-0.61～3.34 m；⑦強風化泥質粉砂巖：粉砂質結構，泥質膠結，中厚層狀構造，巖石風化強烈，節理裂隙發育，巖體破碎，巖石質軟，巖芯呈碎塊狀及短柱狀，層厚為0.80～1.60 m，層頂標高-3.56～-2.15 m；⑧中風化泥質粉砂巖：巖石風化中等，節理裂隙稍發育，巖體較完整，巖芯呈短柱狀，局部含有青灰色鈣質泥巖，鈣質膠結，層厚1.70～9.70 m，層頂標高-4.96～-3.23 m。

2.3 場地水文地質條件

勘察場地勘探深度內地下水主要為上層滯水、第四系松散巖類孔隙水及基巖裂隙水三種類型。其中上層滯水主要賦存于上部雜填土中，連通性一般，季節性存在，水量小，主要接受大氣降水的垂直入滲補給，水位及水量季節性變化大，強降雨及持續降雨后水位上升，預測水位最高可達地表，無降水時水位下降。勘察施工過程中未見上層滯水。第四系松散巖類孔隙水賦存于下部第四系全新統砂礫層中，局部具微承壓性。粉質黏土為相對隔水層頂板，下伏基巖為相對隔水層底板。實測地下水穩定水位埋深5.5～6.6 m，穩定水位標高為14.77～15.79 m；含水層一般厚度為18 m左右。含水層滲透性強，水量豐富。結合本區工程經驗，建議含水層綜合滲透系數采用80 m/d。基巖裂隙水賦存于下部紫紅色泥質粉砂巖中，但由于其大多呈閉合狀或被泥質充填，富水性較差，水量有限，對基礎施工影響小。勘察施工期間，鉆孔內未出現漏水現象。

3 深基坑支護設計

3.1 基坑周邊環境與巖土條件

擬建場地設一層整體地下室，基坑開挖深度5.2 m，擬建場地整平標高為20.30～20.90 m，地下室底板標高為15.10～15.70 m。擬建地下室東面為城市道路，地下室外邊線距用地紅線最近處約為11 m，且城市道路下有地鐵區間隧道通過，用地紅線離區間隧道邊線約為11 m；北面為街道，地下室外邊線距離用地紅線最近處約為25 m；西面為安置小區(高層住宅樓)，地下室外邊線距小區住宅樓最近約為19 m；南面為進入小區道路，地下室外邊線距用地紅線最近約為12 m。場地按設計標高整平后，在基坑開挖深度內涉及的地層：主要為雜填土、粉質黏土、粉砂。基坑邊坡土層自穩性較差，基坑開挖后若無支擋坑壁易垮塌，因此基坑開挖時應對其進行支護。

3.2 基坑設計控制關鍵點

擬建工程基坑支護段開挖深度為5.2 m，開挖深度一般；場地地下室輪廓線距用地紅線約7～24.5 m，場地范圍較開闊，局部地段較狹窄；基坑開挖影響深度范圍內，主要的巖土層為雜填土、粉質黏土、淤泥質粉質黏土及粉砂層，地層分布較平穩，均勻性一般，局部差異變化較大；孔隙潛水主要賦存于下部砂礫石層中，粉質黏土、淤泥質粉質黏土為其相對的隔水頂板，下伏基巖為相對隔水底板，主要接受相鄰含水層的側向補給及降雨入滲補給，場地內含水層滲透性強，水量豐富，水位隨季節變化；基坑場地周邊環境地質條件總體復雜，對周邊已有建筑物和地鐵區間隧道的位移及沉降控制，周邊地下管線，地下水控制以及對支護結構自身變形的控制是本次基坑支護設計的控制主要關鍵點。

3.3 基坑支護設計方案

對于深基坑，常用的支護方法有樁錨支護、樁撐支護、地下連續墻、噴錨掛網(土釘墻)技術等。地下連續墻由于造價較高，施工要求高，目前擬建地區僅在地鐵車站基坑使用，其他工程應用較少；樁撐支護施工較復雜，造價較高，施工工期較長；噴錨掛網(土釘墻)技術施工簡單，工期短，造價低，但對深基坑工程應用中有一定的局限性；排樁工程在深基坑工程中應用較多，可有效控制支護結構的彎矩和變形，具有較好的適用性、可靠性。雙排樁的優點是剛度大，施工簡便，對場地要求較低，對周邊環境的影響較小,缺點是造價較高，南昌地區目前使用此種支護形式經驗較少，施工工藝不是很成熟。

綜合考察現場的周邊環境、地下管網及巖土層組合等條件，根據建設單位對基坑支護工程的具體要求，為盡可能避免基坑開挖對周圍道路、地下管線及建筑物的影響，本著"安全可靠，經濟合理，技術可行，方便施工"的原則，經過細致分析、計算和方案比較，最終確定排樁+土釘墻+管井降水的支護方案。設計方案如下：

AB剖面：位于基坑東面，安全等級為一級。地下室外墻邊線距離用地紅線最近處約為11.2 m，紅線外為城市道路。此段采用放坡+排樁(坑內加固土)進行圍護處理。整平地面至樁頂按1∶1.5自然放坡，坡高1.5 m，坡面采用素噴混凝土支護，采用Φ1200@1600旋挖圍護樁，樁長為10.7 m，嵌固深度為7.0 m，樁頂設置冠梁。

BC剖面：基坑東面，安全等級為一級。地下室外墻邊線距離用地紅線最近處約為10.6 m。紅線外為城市道路。此段采用放坡+排樁進行圍護處理。整平地面至樁頂按1∶1.5自然放坡，坡高1.5 m，坡面采用素噴混凝土支護，采用Φ800@1200旋挖圍護樁，樁長為10.7 m，嵌固深度為7.0 m。

CD剖面：基坑北面，安全等級為二級。地下室外墻邊線距離用地紅線最近處約為24.7 m。此段采用土釘墻進行圍護處理。整平地面至樁頂按1∶1.5自然放坡，坡高5.2 m，坡面采用土釘墻支護，土釘為鋼管土釘。

DE剖面：基坑西面，安全等級為二級。地下室外墻邊線距離用地紅線最近處約為7.0 m。紅線外為幼兒園及高層住宅。此段采用放坡+排樁進行圍護處理。整平地面至樁頂按1∶1.5自然放坡，坡高1.5 m，坡面采用素噴混凝土支護，采用Φ800@1200旋挖圍護樁，樁長為10.7 m，嵌固深度為7.0 m。

EA剖面：基坑北面，安全等級為二級。地下室外墻邊線距離用地紅線最近處約為11.1 m。此段采用土釘墻進行圍護處理。整平地面至樁頂按1∶1.5自然放坡，坡高5.2 m，坡面采用土釘墻支護，土釘為鋼管土釘。

4 結束語

在建筑工程施工中，深基坑支護設計與巖土工程勘察技術是關鍵，對保證基坑工程安全施工具有重要意義。必須采用合理的勘察技術，準確勘察巖土特性，為深基坑支護設計提供重要依據。優秀的基坑設計不但能保證施工的安全，還能為建設方節省基坑支護費用，促進建設工程行業健康發展。