浅谈常州某深基坑支护方案选型

符新军

1 工程概况及基坑周边环境

1)工程概况。本工程位于常州某医院内，为该院的核医疗楼地下室，一层，墙板厚为1.2m，地下室底板厚为1.5m。现场地标高为黄海高程5.8m，底板埋深为黄海高程-4.8m～5.2m，故挖深为10.6m～11.0m。地下室形状为L型，面积约5 000m2。

2)基坑周边环境。本基坑周边环境极其复杂，已建建筑众多，管线纵横交错，详见表1。

2 场地土层分布情况

地貌为长江下游三角洲冲积平原，地貌类型单一。勘察表明:构成拟建场地地基土①杂填土为人工填土，②粘土 ～⑥粘土层为长江冲积土层。拟建场地各土层自上而下为:

①杂填土:杂色，松散，主要成分为可塑状粉质粘土，夹有建筑垃圾、大块碎石及碎砖等，平均层厚 3.03m。②粘土:黄褐色，硬塑，平均层厚3.31 m。③粉质粘土:黄褐色，可塑，平均层厚1.11m。④粉土夹粉砂:黄灰色，很湿，中密，平均层厚 4.98m。⑤粉砂:灰色，饱和，密实，平均层厚7.32 m。⑥粘土:灰黄色，硬塑，本层未揭穿。

以上土层地质时代为Q3。

表1 基坑周边环境一览表

3 水文地质资料

拟建场地地处长江下游三角洲冲积平原，古河床发育，有地下水埋藏，场地地下水按其埋藏条件划分为上层滞水和承压水。

上层滞水含水层为①杂填土，钻探期间测得上层滞水水位为地表下1.35m～1.8m，相当于黄海高程4.08m～4.3m。水量不大，其补给源为大气降水、生活用水等，以蒸发和越流方式排泄，其水位随季节变化。承压水主要分布在④粉土夹粉砂、⑤粉砂层中，水量较丰富，稳定水位在地表以下3.8m～4.5m，相当于黄海高程1.53m～1.81m，黄海高程平均为1.6m左右。其主要补给源为大运河水和长江水的侧向补给，水量丰富，通过越流方式排泄。其水位年变化幅度 1m左右。

本地区承压水历史最高水位为黄海高程3.70m;近 3年～5年最高水位为黄海高程3.50m，历史最低水位为黄海高程-3.30m。

4 方案选择

考虑到常州地区特有的土层分布，地表下 1m～7m的硬塑状态的粘性土相当于一块很厚板，另通过近几年来的不断实践及总结，该基坑采用敞开式的管井降水方案来降低承压水水位是可行的，降水不会对周边的建(构)筑物产生影响。但关于支护结构，类似的工程(基本一致的水文地质条件以及差不多的基坑挖深)，以下的几种支护结构体系在常州均有成功的应用。

4.1 放坡+土钉墙方案

这种方案造价经济，工期短，在相似土层、挖深 10m左右的成功的例子不少，且通过基坑周边建(构)筑物的监测，竖向及水平向位移较大，能满足规范要求，但本工程因为周边环境的限制，没有放坡余地且对周边环境的变形要求很高，考虑到土钉墙的支护体系在控制变形方面的能力较弱，故该方案是有安全隐患的。

4.2 钻孔灌注桩+土层锚杆方案

这应该是目前常州地区挖深 10 m左右基坑主流的设计方案，采用这种方案，相比土钉墙而言，竖向及水平向位移均能得到较好的控制，但结合本工程来说也要 3道锚杆，基坑一周约 460根，几台机械共同施工作业的可能性几乎没有，因为场地有限，势必工期将很长，同时这种方案还有一个很大的问题，锚杆伸出基坑边约 18m，基坑回填后残留的锚杆对基坑周边的建设(据建设方介绍，该基坑西南侧拟扩建成 3号病房大楼，地下两层，挖深约10m)将造成隐患和困扰，如支护桩及工程桩的沉桩、基坑开挖等，如此说来，该方案对基坑周边的后续建设是有隐患的。

4.3 内支撑方案

经过上述分析，内支撑似乎势在必行。常用的内支撑方案有两种:一种是SMW工法桩+内支撑;还有一种是钻孔灌注桩+内支撑。与后者相比，前者更为经济，因为工法桩中的型钢可回收，同时工法桩还能形成止水帷幕，减少降水的费用，常州城铁站以及中吴大道等基坑工程都用到了这种桩型，但可能是施工控制或常州地区承压水水头比较高的原因，工法桩做的不好，导致既止不了水同时很大的桩偏位对地下主体的施工带来了很多不便，另北侧和东侧没有回收距离，于是这种内撑方案是存在缺陷的。钻孔灌注桩在常州的应用已相当广泛，工艺已很成熟，成桩质量可以得到较好的控制，因此用灌注桩+内支撑的方案是可行的。

4.4 钻孔灌注桩+可回收扩大头锚杆(杆体材料为锚索)

众所周知，基坑采用内支撑后，将对施工产生极大的不便，如挖土难挖，因本工程范围较小，这点尤为突出;同时内撑对地下主体施工的影响将很大，模板难支撑;墙的整体性以及抗渗性也将受到很大的影响;也将导致工期很长等等一系列问题。

是否还有更好的方案，既能方便施工，又能缩短工期，同时保证支护体系对基坑外面场地的施工没有影响。

通过与外单位的交流，了解到有一种扩大头可回收锚杆已在不少大中城市得到了广泛应用，且技术成熟。这种锚杆相比普通锚杆主要有如下优点:1)可以提供很高的抗拔力，普通锚杆提供的抗拔力一般约20 t，但该锚杆可以达到60 t以上;2)可以回收，避免了对周边场地后续建设的问题;3)能很好的控制支护结构的变形，堪比混凝土内支撑等。

经计算，若单根锚杆按抗拔力60 t考虑，只需一排，锚杆间距2m，即可满足要求。综合比较上述四个方案，4.4方案是最为理想的，既能满足周边环境对变形的要求，也能满足建设方对工期的要求;同时相比内支撑方案，造价也要降低约 30%以上。

5 方案的最终确定

考虑到可回收扩大头锚杆(杆体材料为锚索)为某单位的专利产品，只有该单位有能力施工，经过测算，达到同样的抗拔力更为经济，但建设方担心施工时受制于人;虽说该锚杆在相似土层中已成功应用很久，苏州、深圳等均已广泛应用，但至目前还未在常州使用过，建设方担心其是否能达到那么高的抗拔力。

鉴于上述两大顾虑，建设方最终选择了在他们看来更为稳妥的钻孔灌注桩(φ950mm)+二道混凝土支撑的方案。

6 结语

1)由于工期很紧，施工方一直被建设方催赶，日夜赶工，导致钻孔灌注桩质量与预期相差较远且有的桩偏位很大，相邻桩最大的偏差约0.5m，后建设方担心支护结构的整体稳定性，局部增加了一些土层锚杆，实属无奈之举。目前该基坑项目虽已完成回填，但工期比预期延后了约三个月。2)上述可回收扩大头锚杆已在常州另一深基坑试验成功，距离本项目约 1 km，土层分布基本一致，提供的抗拔力可以达到 80 t以上，为该工艺在常州地区的广泛应用提供了有力的支撑。3)目前不少城市已将支护结构不能出建设红线纳入规定，常州相关部门亦已在酝酿出台相应政策，因此保证支护结构对基坑周边后续的建设项目没有影响是设计者必须要考虑的问题。4)可回收扩大头锚杆作为临时出建设红线的支护结构体系，是否可作为不出建设红线的支护结构来考虑。若可以，则其代替内支撑后，同等安全条件下在工期、造价等方面取得的效益应是相当可观的。

[1] 中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程[M].北京:中国建筑工业出版社，1999:16-25，32-36.

[2] 冶金部建筑研究院.土层锚杆设计与施工规范[M].北京:中国建筑工业出版社，1991.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.型钢水泥土搅拌墙技术规程[M].北京:中国建筑工业出版社，2010.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范[M].北京:中国建筑工业出版社，2002.

[5] 刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社，2009.