南京河西軟土地區深基坑工程設計和實踐

陳青

江蘇華東工程設計有限公司 江蘇 南京 210007

前言

隨著城市發展和地下空間資源的開發，必然會出現大量鄰近建構筑物、道路和管線的深基坑工程。基坑開挖卸載及降水措施，勢必會使原有受力平衡被打破，必然引起地應力的重分布[1]。因此，基坑設計、施工過程中需采取切實有效的工程措施，確保周邊環境的安全和道路管線的正常使用。

本文以仁恒江灣城5#地塊工程為背景，介紹了南京河西軟土地區深基坑工程設計選型分析思路，并對基坑監測數據進行了詳細的分析。

1 工程概況

1.1 工程簡介

本工程位于南京河西地區，設兩層地下室，基坑面積約10000mm2，周長約490m，開挖深度9.60～10.00m。本項目于2015年8月開始實施，至2016年9月土方回填結束。

圖1 基坑工程平面布置圖

基坑周邊環境具體情況：東側為紅旗南河；西南側為金沙江西街和樂山路，于2015年9月正式通車；北側為仁恒江灣城3#地塊，緊鄰江灣城3#幼兒園。

基坑場地周邊管線主要分布在南側和西側，該兩側管線較為密集。其中保護和監測的重點為：金沙江西街和樂山路及道路下直徑為1600mm的鋼制供水管。基坑與隧道平面關系見圖1。

1.2 地質概況

場地屬長江漫灘地貌單元，為南京河西地區典型的二元結構地層，其中②1和②2層土呈流塑狀態，壓縮性大；③1層粉砂夾粉土呈中密狀態，土質相對較好。巖土層分布及各土層物理力學指標見圖2。

地下水類型主要為孔隙潛水和微承壓水；孔隙潛水賦存于②層以淺土體孔隙中，穩定水位埋深1.50～2.50m。微承壓水賦存于③1層及以深砂性土中，承壓水穩定水位埋深0.90～1.60m，需降水。

2 基坑工程總體設計方案

2.1 本基坑工程特點

（1）場地內分布有流塑狀態的淤泥質粘土，厚度多達13.1m，基坑開挖面均暴露該土層，因其具有的流變性、觸變性特點，基坑卸荷將產生較大的側向變形。

（2）場地鄰近道路和下伏管線，對變形敏感。

（3）基坑以下分布有粉砂夾粉土及粉細砂，其地下水作用可能引發基坑滲漏、管涌、甚至突涌等現象。

（4）需考慮東南角與地下通道連結節點的處理。

2.2 設計方案

采用樁+兩層鋼筋砼支撐作為支護結構。鄰近樂山路和金沙江西街側支護結構剖面見圖2。

圖2 鄰近樂山路和金沙江西街側基坑支護結構剖面圖

3 關鍵技術對策

3.1 豎向擋土結構

采用鉆孔灌注樁作為豎向擋土結構，其剛度大，抗變形能力較好，靠近紅旗南河側樁直徑為800，其余靠近道路側樁直徑均為900。

3.2 與已建通道處的連接處理

與已建通道處連接的止水帷幕和圈梁連接大樣圖見圖3和圖4。

圖3 與已建通道處連接的止水帷幕連接大樣圖

圖4 與已建通道處連接的圈梁連接大樣圖

3.3 水平支撐體系

考慮到道路下埋藏有較多地下管線，為確保管線、道路的正常使用，樁頂不宜下落太多，結合地面高程，圈梁頂設置在-1.05m，第一層支撐中心標高設在-1.50m。

綜合考慮土方開挖便利性、擋土結構內力及變形控制要求，第二層支撐中心標高確定為-6.80m。

3.4 地下水控制設計

地下水控制總體方案以“止、降結合”及“按需降水”為設計原則。本工程采用單排φ650＠900三軸深攪樁（套接一孔）作為止水帷幕，深攪樁深度超過降水井濾管一定深度，增加地下水的滲流長度，減小坑內降水對周邊環境的影響。

坑內布45口減壓降水井，平面間距18m左右。當土方開挖至-6.80m時進行降水。坑外布觀測井，動態監測地下水位，必要時作為回灌井使用。

4 監測結果分析

4.1 深層水平位移

在第二層支撐下土方開挖期間，靠近金沙江西街側兩個監測點的水平位移量分別于2016年2月15日和3月10日達到28.96mm及24.95mm，均超過設計報警值20mm，為控制基坑變形，土建單位積極加快墊層底板的施工，由監測結果可知，兩監測點變形速率變小，有效控制了變形幅度。

4.2 道路沉降

隨基坑開挖深度增加，各監測點均呈現逐漸下沉趨勢。累計沉降量最大值出現在金沙江西街的一個監測點處，為16.32mm，未超過沉降量報警值20mm。期間因金沙江西街路面開裂問題，參建各方經現場觀察，討論和分析監測數據，形成會議紀要，結論如下：

（1）從現場情況看，金沙江西街道路裂縫是沿道路行車方向，長約28m，寬度約70cm的局部下陷式裂縫，距基坑邊17m，在靠近本項目的人行道以及路牙附近均未發現裂縫和明顯沉降，不符合由于基坑變形或降水引起的道路沉降、裂縫一般規律。

（2）金沙江西街于本項目開工一個月后正式通車，重載車的碾壓較多，且車輛多數從東向西向行駛。另金沙江西街從江東中路至樂山路段均發現不同程度的裂縫，但在博覽中心段尚無在建工程及降水，且北側路幅裂縫比南側較為嚴重。故裂縫可能是由于重載車行走在未回填密實路基或管道上方等原因引起的。

（3）2015年6月，新建道路未開通時經受大暴雨，地下管道有排水不及時倒灌路面現象，可能存在管道破裂滲漏，路基微小顆粒被水沖走，導致路面下沉。

由以上分析認為金沙江西街道路裂縫與本工程不存在直接關系，但本基坑開挖及降水可能是導致此事件的誘因。后經業主同意，在金沙江西街上增設4個沉降監測點，其中最大累計沉降量為5.67mm，最大沉降速率為0.26mm/d，均未超過報警值，日常巡視未發現周邊道路存在嚴重裂縫和沉陷現象。

4.3 坑外地下水位

基坑開挖所造成的坑外水位變化不大，各水位點在變化達到峰值后逐漸趨于穩定。整個施工過程中，水位累計量最大值為1636.9mm，下降速率最大值為472mm/d；各測值均未超過報警值。巡視過程中亦未發現止水帷幕存在開裂、滲漏現象，說明基坑支護結構止水帷幕的止水效果良好。

5 結束語

根據本基坑工程形狀不規則、地質條件復雜、環境保護要求高等特點，采取了一系列技術對策。目前基坑工程已結束，實施及監測結果表明：采用的技術對策有效地保護了周邊環境，可為南京軟土地區類似的基坑工程設計與施工提供參考。