軟土地區深大基坑設計施工管理

王 偉 （申能（集團）有限公司上海匯郡投資有限公司，上海 201204）

1 引言

隨著我國沿海地區高層建筑的興起和地下空間開發力度的加大,軟土地區的深基坑工程越來越多,且深基坑的周邊環境復雜，多臨近市政道路、市政管線、保護建筑等，而軟土地區由于基坑開挖范圍內的土質大多為淤泥質土，該土層具有含水量較高、強度低特點，相應的基坑開挖變形大，對周邊環境影響也較大。因此軟土地區的深基坑設計及施工不僅需要保證基坑工程本身的安全性，還需要確?；娱_挖對周邊的建筑物、道路和各種地下設施的影響在安全允許范圍內，故研究軟土地區深大基坑變形控制措施具有重大的意義。

解子軍分析了上海軟土地區深大基坑支護方案的選型與設計；王耿分析了軟土地區深基坑施工過程的影響因素,介紹了軟土地區深基坑施工的準備，以及開挖過程中的各項注意事項,以期為相關施工作業管理人員提供合理的參考。賈堅分析了時空效應原理在軟土地區深基坑開挖中的應用；戎毅仁以工程實例分析了軟土地區深基坑降水設計施工技術。

本文以上海某深基坑工程為例，分析了該深基坑的施工重點及難點，介紹了圍護設計方案，重點闡述了施工組織技術。通過本工程的成功實施，可以為深大基坑的管理實施提供一定的參考依據，對類似工程有一定的借鑒意義。

2 工程概況及地質條件

2.1 工程概況

北蔡105街坊13-03地塊項目南起規劃路，北至成山路，東接中汾涇河道，西臨楊高南路，整體設置二層地下室，本工程基坑規模較大，基坑面積約合2.86萬m，開挖深度約9.55m～9.75m，總開挖土方量約27萬方，為大型深基坑工程。

2.2 周邊環境概況

本工程周邊環境比較復雜，項目東側為中汾涇，距離南側基坑地下室外邊線約為28m，該側地面下方埋設有重要市政原水管，圍護結構距離原水管最近距離S約為27m，約為3倍基坑開挖深度H，該側基坑的環境保護等級相應為三級；但是考慮到該側原水管是非常重要的市政管線，該側按照環境保護等級二級進行考慮。

南側基坑以南為川楊河，地下結構距離川楊河駁岸約為67m，川楊河與用地紅線之間為已拆除的臨時廠房，環境條件較為寬松，依據《基坑工程技術規范》(DG/TJ08-61-2010)規定，該側環境保護等級為三級。

西側為楊高南路，其下埋設有多條市政管線，西南側為楊高南路過川楊河橋，地下室結構距離川楊河橋最近處距離S約為35m，約為3.5倍基坑開挖深度H，依據《基坑工程技術規范》(DG/TJ08-61-2010)規定，該側環境保護等級為三級。

2.3 地質條件

根據本項目的地質勘察報告，基坑開挖涉及土層的巖土力學指標如下表。

土層物理力學性質綜合成果表

圖1 項目位置環境圖

地下水：潛水補給來源主要為大氣降水與地表徑流，其排泄方式以蒸發消耗為主。潛水位埋深隨季節、氣候等因素而有所變化，因此潛水水位高低主要取決于降雨量的大小和雨期持續時間。擬建場地年平均水位埋深為地表面下0.50m。

承壓水：擬建場地主要局部分布有第⑤1-1t層粉砂、⑤3t層粘質粉土中的微承壓水和第⑦、⑨層砂土層中的承壓水。據上海地區已有基坑工程中長期承壓水水位觀測資料，其中微承壓水水位埋深的變化范圍一般在3.0m～8.0m，承壓水水位埋深的變化范圍一般在3.0m～9.0m。根據勘察報告，微承壓水的實測水位埋深為3.4m～3.5m。

3 基坑圍護設計

3.1 本項目技術難點

3.1.1 大型深基坑工程，對周邊環境影響大

本工程基坑規模較大，基坑面積約合2.86萬m，開挖深度約9.55m～9.75m，總開挖土方量約27萬方，為大型深基坑工程。周邊市政道路下方管線保護要求較高，尤其是項目東側為中汾涇下方埋設的原水管保護要求高。

3.1.2 地質條件復雜

基坑開挖面及坑底以下分布有厚度達10.2m的第4層淤泥質粘土，該土層呈流塑態，軟土抗剪強度低，靈敏度高，具有觸變性和流變性特點，基坑開挖到底后土體隆起量大。

3.1.3 承壓水處理

本工程落深區存在承壓水突涌問題，如何通過控制承壓水，減小基坑抽降承壓水對周邊環境的影響，也是本工程重點需要考慮的問題。

3.2 圍護樁選型

本項目的基坑開挖9.55m～9.75m，圍護結構通常采用SMW工法樁、鉆孔灌注樁、地下連續墻三種圍護形式。從經濟角度出發，地下二層采用地下連續墻性價比低，因而不予考慮。SMW工法樁剛度相對鉆孔灌注樁稍弱，位移控制能力相對略低，對于本工程地下二層而言，基坑面積大，周邊環境保護要求較高，且地下二層施工工期長，工法樁不具有造價優勢，故基坑采用鉆孔灌注樁作為圍護結構，一般位置基坑開挖深度9.75m，采用Φ850@1050鉆孔灌注樁，圍護插入長度11.0m，插入比1.13:1，原水管區域開挖深度9.75m，采用Φ950@1100鉆孔灌注樁，圍護插入長度14.75m，插入比 1.51:1，增加了圍護體剛度，更有利于控制基坑的變形。

圖2 剖面圖

3.3 支撐設計

本項目地下二層，可采用二道混凝土支撐。支撐平面布置采用對撐+角撐+邊桁架的布置形式，支撐的間距控制在10.0m左右，支撐混凝土強度等級為C35，跨中采用了多跨的對撐，可以有效控制基坑長邊跨中的位移。對撐結合角撐，形成了較多支撐空擋，方便了挖土。第一道支撐對稱位置沿東西方向及南北方向設置了施工棧橋，可以方便土方開挖，同時支撐剛度的增加，可以減少圍護體位移，并確保周圍環境安全。

圖3 支撐平面布置圖

3.4 坑底加固設計

地基加固分為基坑裙邊被動區加固和坑內局部落深坑加固兩種。在原水管控制區域，局部陽角區域以及楊高路橋附近采用2Φ700@500雙軸水泥土攪拌樁格柵墩式地基加固，以控制基坑圍護結構的變形。加固體寬度6.4m，加固深度范圍從第二道支撐底部至坑底至開挖面下4m。

水泥摻量從第二道支撐底面至開挖面范圍內10%，開挖面至坑底4m范圍內13%。在坑內局部深坑邊坡（如塔樓與地庫底板高差處）的加固采用高壓旋噴樁格柵加固，局部深坑采用壓密注漿封底。通過加固坑內土體，可以改良坑內土體，有效控制基坑開挖時支護結構的變形。

4 基坑施工管理情況

4.1 基坑土方開挖及支撐施工

本工程基坑面積較大，按照“時空效應”規律，明確土方開挖和支撐的步序以及每步的施工參數，在每個開挖段分層、分小段開挖，隨挖隨撐，按規定時限開挖及施工支撐，嚴格執行“分層、分塊、限時對稱平衡開挖支撐”的原則，減少圍護結構的無支撐暴露時間。按照上述原則，第二層及第三層土方采用分塊開挖進行分區，土方分區開挖見圖4所示。

圖4 挖土分區平面圖

4.2 降水設計及承壓水控制

通過疏干井抽降基坑內地下水，固結及提高了基坑內土體的強度，可以有效較少基坑側壁變形，同時降水穩固土體，為穩定邊坡、減緩基坑圍護變形創造條件，滿足施工要求的目的。

本項目基坑開挖面位于第4層淤泥質黏土中，該土層土質差含水率高，但透水性弱，降水難度大。根據基坑開挖深度及地質條件采用真空疏干井，整個基坑共布置11口疏干井，并每3口疏干井設置了真空泵，通過真空降水，達到了疏干地下水，固結土體的作用。

在落深區附近布置了降壓井兼做降壓水位觀測井，根據觀測井的承壓水位，來進一步確定開啟的抽水速率以及減壓井數量，從而控制承壓水的水位。

5 基坑監測管理情況

本項目從2015年09月開始施工，在基坑施工過程中，監測單位對基坑圍護結構、支撐體系、周邊管線等進行了實時監測。主要的基坑監測項目有：基坑圍護樁頂位移、基坑圍護樁身測斜、混凝土支撐軸力、鋼立柱沉降、基坑內外水位、周邊土體的沉降、管線位移等。根據監測數據，本基坑工程實施過程中，基坑自身圍護結構位移和周邊管線的變形均在規范要求可控的范圍之內。其證明了本項目基坑圍護設計及施工中，采取的措施能有效控制基坑的變形。

6 結語

本文以上海市某基坑工程為例，針對軟土地區深大基坑工程環境保護要求高的特點，在圍護設計中采取了增大圍護樁剛度、坑內加固、鋼筋混凝土對撐布置等技術措施來控制基坑施工引起的變形，基坑開挖施工中采取了分塊開挖，優先形成支撐的施工管理措施，并采用真空深井降水，能有效疏干基坑內地下水，固結坑內土層。通過本工程的成功實施，可以為軟土地區的深大基坑變形控制，提供一定的參考依據。