東莞某鄰鐵項目深基坑設計

易春榮 袁春輝

（1.中國建筑第五工程局有限公司，廣東 東莞 523000；2.廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

工程位于東莞市萬江區萬道路旁，場地內將擬建建筑物包括1號科教綜合樓、2號急救中心及3號地下室，基礎形式為鉆孔灌注樁基礎，本項目擬建兩層地下室。基坑內邊線周長約1 027 m，占地面積約為34 424 m2，車庫進出口坡道區域開挖深度為5.40 m（未包括承臺厚度），基坑電梯井區域開挖深度為11.50～14.25 m，地鐵出入口電梯井區域開挖深度為11.85 m，地鐵出入口電梯集水井區域開挖深度為13.611～13.820 m，其余區域開挖深度為9.80～11.15 m（未包括承臺厚度）。

2 周邊環境

場地為人民醫院正大門主要出入區域及停車場，場地基本平整，周邊環境復雜，并且分布有較多的地下管線。

基坑西北側緊鄰萬道路，基坑支護結構外緣與軌道交通1號線人民醫院地下車站結構外緣水平凈距最近為17.6 m，基坑支護結構外緣與軌道交通1號線隧道結構外緣水平凈距最近為21 m。基坑邊附近管線較多，有10 kV供電線、國防光纜、移動及電信光纖、路燈線及監控線、雨水管等。基坑邊最近處距離供電線不足2 m、距離移動光纖不足1 m。因此，距離基坑較近的管線在施工前將進行遷改。基坑與軌道交通1號線相對位置關系如圖1所示。

圖1 基坑與軌道交通1號線相對位置關系（單位：m）

基坑西南側靠近河涌，基坑內邊線距離河道邊約27 m。管線主要有燃氣管（DN160）、10 kV供電線、雨水管及污水管、路燈、監控線等。基坑邊距離燃氣管最近處約15 m，距離10 kV供電線最近處不足10 m。

基坑東南側靠近已經修建的門診大樓，基坑內邊線距離門急診醫技樓（地上5層、地下1層，基礎形式為樁基礎）約14.7 m。

基坑東北側靠近已經修建的健康體檢中心，基坑內邊線距離健康體檢中心（地上3層、基礎形式為樁基礎）約8.5 m；該側分布的管線主要為供水管（DN150）低壓供電線、路燈線、電信光纖等，其中基坑邊距離供水管最近處不足5 m。

基坑內管線分布復雜，普遍分布有供水管、雨水及污水管、監控及路燈線、移動及電信光纖等管線，施工前會進行遷改。

3 地質條件

根據勘察報告，擬建場地在勘探深度范圍內的巖土可分為第四系填土、沖積土及白堊系基巖。

3.1 填土層

素填土<1-1>：灰黃、灰褐色、夾淺紅，填料以黏性土為主，局部為填巖塊、砼塊等建筑垃圾，最大粒徑20 cm，上部10 cm為砼地板，濕～飽和，松散狀。揭露層厚2.30～6.00 m，平均厚度3.25 m。場地各個鉆孔均有該層。該層為人工填土，未經壓實，密實程度不均勻。

3.2 沖積土

淤泥質土<2-1>：灰色～深灰色、灰黑，成分以淤質粉黏粒為主，夾含粉細砂，滑感強，有微腥臭味，飽和，結構流塑。揭露層厚9.80～14.30 m，平均厚度12.44 m。場地各個鉆孔均有該層。

中砂<2-2>：灰色～淺灰、灰黃，飽和，石英質，顆粒以中砂為主，粉細砂為次，分選性尚好，稍密。揭露層厚1.40～7.00 m，平均厚度4.02 m。場地大部分鉆孔有該層。

粗砂<2-3>：灰白～淺灰，飽和，石英質，顆粒以中粗砂為主，底部含5%碎礫石，分選性一般，中密。揭露層厚為0.60～4.50 m，平均厚度2.55 m。場地部分鉆孔有該層。

3.3 基巖

強風化泥巖<3-1>：深灰色—灰色，巖石組織結構大部分破碎，風化強烈，巖體極破碎，巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀、餅狀，敲擊易碎，遇水易崩解軟化。揭露層厚0.70～7.40 m，平均厚度2.59 m。場地各個鉆孔均有該層。該巖石屬極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體質量等級為Ⅴ類。

中風化泥巖<3-2>：深灰色、灰黑，巖石組織結構部分破壞，裂隙發育，巖體較破碎～破碎，巖芯上部餅狀、碎塊狀為主，下部呈短柱狀，泥質結構，頁狀構造，巖質較軟。揭露層厚2.00～8.00 m，平均厚度3.73 m；場地各鉆孔均有該層，但未揭穿其底板。該巖石屬軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ類。

各土層物理力學指標如表1所示。

表1 各土層物理力學指標

擬建場地地下水屬于上層滯水、孔隙潛水基巖裂隙水類型，賦存于第四系各土層孔隙及巖石風化裂隙中。地下水受大氣降水滲入的影響，以蒸發方式排泄。場地中砂、粗砂為強滲水層，填土滲水一般、淤泥質土層為相對隔水層。

4 基坑支護方案

基坑呈多邊形且側壁土質為力學性質較差的素填土、淤泥質土，基坑底為淤泥質土，因此本基坑開挖范圍內的土為軟弱土層。考慮到基坑周邊環境復雜，對基坑變形控制要求較高，采用地下連續墻+兩道鋼筋砼支撐和咬合樁+兩道鋼筋砼支撐支護的形式。基坑鄰近軌道交通1號線側（包括地鐵隧道區間側和地鐵車站側）以及門急診醫技樓側采用地下連續墻支護，地下連續墻外側設置三軸攪拌樁成槽保護，三軸攪拌樁規格為Ф850 mm@600 mm，入強風化巖面以下1 m，且在靠近地鐵隧道區間側三軸攪拌樁內插熱軋普通工字鋼20b，隔一插一，工字鋼長度與三軸攪拌樁等長，以降低靠近地鐵隧道區間側土體的擾動，其他側則采用咬合樁。

地下連續墻厚度1 000 mm，咬合樁中葷樁規格Ф1 200 mm@1 500 mm，素樁規格Ф1 000 mm@1 500 mm，素樁和葷樁搭接長度為350 mm；坑內被動區均采用大直徑攪拌樁進行加固處理，攪拌樁規格為Ф850 mm@700 mm，寬度6 m，深度5 m，采用格柵式布置。

綜合周邊環境特征、工程地質條件以及基坑深度變化等[1]，本基坑共分20個區，1-1區～18-18區、3'-3'區和6'-6'區。

1-1區、2-2區、3'-3'區、5-5區、6'-6'區采用咬合樁+兩道鋼筋砼內支撐支護，咬合樁素樁和葷樁樁長要求入強風化巖面以下不少于3 m。

11-11區以及13-13區采用咬合樁+三道鋼筋砼內支撐支護，咬合樁素樁入強風化巖面以下不少于3 m，咬合樁葷樁入強風化巖面以下不少于4 m。

7-7區（車庫進出口坡道區域）采用咬合樁+一道鋼筋砼內支撐支護，咬合樁素樁和葷樁樁長要求入強風化巖面以下不少于3 m。

3-3區、4-4區、6-6區、8-8區、9-9區、10-10區、16-16區、17-17區采用地下連續墻+兩道鋼筋砼內支撐支護，3-3區、4-4區、6-6區地下連續墻入強風化巖面以下不少于3 m，8-8區、9-9區、10-10區、16-16區、17-17區地下連續墻要求入強風化巖面以下不少于3 m且入中風化巖面以下不少于1 m雙控。

12-12區、14-14區、15-15區、18-18區采用地下連續墻+三道鋼筋砼內支撐支護，地下連續墻要求入強風化巖面以下不少于3 m且入中風化巖面以下不少于1 m雙控。

5 計算分析

根據行業標準《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120—2012）及廣東省標準《建筑基坑工程技術規程相關規定》（DBJ/T 15-20—2016），本基坑環境等級與支護結構的安全等級均為一級[2-3]。

基坑坡頂2.0 m范圍內不得堆載，且坡頂2.0 m范圍外地面堆載要小于20 kPa，出土口地面荷載小于40 kPa。

基坑重要系數γ=1.10，荷載分項系數取1.25，整體穩定安全系數取1.35，抗傾覆（對支護底取矩）穩定性安全系數取1.25，采用理正巖土設計軟件“深基坑支護結構設計軟件7.0”和增量法內力計算方法，對支護進行受力、穩定、抗傾覆及變形計算。經計算分析，基坑周邊形成的止水帷幕能有效控制地下水位的下降幅度，各項指標均滿足規范要求，不利區段將采取加強措施，保證基坑安全。

利用巖土類有限元軟件Midas GTS NX進行三維有限元數值模擬分析，針對基坑支護施工對軌道交通1號線的安全影響進行評估。模型的土體范圍為474 m（X方向）×344 m（Y方向）×50 m（Z方向），X軸正向為順地鐵縱向方向，Z軸正向為大地臨空面方向，Y軸正向根據右手法則確定。

結構材料參數以設計文件及地鐵竣工圖資料為依據，場地各土層及巖層采用修正庫倫-摩爾本構模型，其相關力學參數根據提供的巖土工程勘察報告取值。假定地鐵主體、各類樁基等結構始終處于彈性狀態，土體為彈塑性材料并采用修正摩爾-庫倫模型。假定支護結構、地鐵車站、隧道結構等與土體之間符合變形協調原理。

根據有限元模擬分析結果，在止水帷幕完全止水的情況下，地鐵車站結構在縱向、橫向以及豎向的最大位移分別為0.18、-1.13、0.16 mm；隧道結構在縱向、橫向以及豎向的最大位移分別為0.07、-0.83、0.28 mm，均滿足規范要求。本項目建設對地鐵結構以及運營安全的影響可控。

6 結語

對地下空間進行開發利用是城市發展的必然趨勢，文章結合工程實例對東莞某鄰鐵深基坑的設計進行分析說明，在復雜環境下前期通過可靠支護設計，后期通過嚴格施工管理以及全方位信息化監測施工能夠保證支護結構的施工質量和地鐵結構的安全，為類似的鄰鐵基坑工程設計提供參考。