金都商业中心深基坑支护设计与施工

尹传忠

1 工程概况

金都商业中心深基坑位于长沙市黄兴路与营盘街的西南角，场地原为多层民房，拆除后场地基本平整，场地地坪标高在36.92～39.58之间，拟建金都商业中心由南北两座塔楼及裙楼组成，总占地面积12700 m2，塔楼为31层和30层，设地下室3层，基坑支护深度7.90 m～12.40 m。

基坑东边紧靠黄兴路，北边紧靠营盘路，南邻潮宗街，地下管网、地下电缆及光缆等管线较多;东向黄兴路分布有“金满地”地下商业街，金满地距拟建地下室轴线距离为7.60 m～8.50 m，距场地围墙为2.70 m ～4.00 m，金满地底面埋深为 －6.20 m，基坑西向分布有多层的砖混结构建筑物。

2 场地工程地质及地下水条件

2.1 场地工程地质条件

拟建场地原始地貌单元属湘江冲积阶地。场地内地质条件较复杂，分布地层主要有人工填土、第四系冲积粉质粘土、圆砾、第四系残积粉质粘土、第三系泥质粉砂岩等。各地层野外特征自上而下分别描述如下:

①人工填土(Qml):主要为杂填土，属老填土，主要由粘性土混碎石、砖块等组成，一般含硬杂质25%～35%，成分复杂，密度程度不均匀，结构较密实，层厚为4.50 m～7.40 m。

②第四系冲积层粉质粘土(Qal):褐黄、褐红色，夹灰白色，呈网纹状，稍湿～很湿，硬塑状态，不均匀含5%～15%粉细砂，层厚1.60 m ～4.50 m。

③粉质粘土:褐红、褐黄色，底层逐渐过渡为粉土，稍湿可硬塑状态，层厚0.80 m ～3.70 m。

④圆砾:黄、褐黄色，饱和，中密～密实状态，含少量中粗砂、卵石约15%～25%及10%～15%左右的粘性土，层厚1.20 m～4.50 m。

⑤第四系冲积粉质粘土(Qel):褐红、紫红色，系第三系泥质粉砂岩风化残积而成，原岩结构清晰，局部夹少量岩块，硬塑，层厚0.60 m ～2.80 m。

⑥强风化泥质粉砂岩:褐红、紫红色，大部分矿物成分已风化变质，节理裂隙发育，岩芯呈块状及碎块状，分布于整个场地，厚度为0.50 m ～6.70 m。

⑦中风化泥质粉砂岩:紫红色，岩芯呈柱状及长柱状，岩石较完整，揭露厚度为8.20 m ～15.40 m。

土层力学参数见表1。

表1 土层力学参数一览表

2.2 地下水条件

地下水按性质分为上层滞水、潜水、基岩裂隙水三种类型，其中上层滞水主要分布于①人工填土和②第四系冲积粉质粘土中，受大气降水和地表水补给，一般水量不大;潜水主要赋存于④第四系冲积圆砾中，受大气降水和上层滞水补给，勘察期间测得地下水的混合稳定水位埋深介于4.00 m～5.00 m。

3 基坑支护方案

场地周边建(构)筑物多，东边紧靠黄兴路，北边紧靠营盘路，南邻潮宗街，路上人来车往，且地下管网、地下电缆及光缆等管线较多，进行基坑支护时，不能对其造成破坏影响。基坑东向黄兴路分布有“金满地”地下商业街，金满地距拟建地下室轴线距离为7.60 m ～8.50 m，距场地围墙为2.70 m ～4.00 m，金满地基底面埋深为－6.20 m，进行支护时，不能对其造成影响。基坑西向分布有多层的砖混结构建筑物，且基础形式及埋深不详，距基坑开挖边线与其距离不等，开挖基坑不能影响已有建筑物正常使用。另外，基坑坑壁的土质差、地下室开挖深度大，也增加了基坑支护设计与施工的难度。基坑支护方案分区段采用复合土钉墙、人工挖孔桩加锚杆、钢管桩加锚杆、上部双排桩下部复合土钉墙多种支护手段联合支护，确保基坑开挖安全和周边建(构)筑物的安全(见图1，图2)。

在人工填土厚度一般达4.5 m～7.0 m，基坑深度达12.40 m的条件下，是否可采用本设计方案中支护形式，在长沙地区经验不多，经过反复验算，并与施工人员分析了在陡倾角开挖过程中坡面成型和支护施工中可能出现的问题，确定了控制这些情况的应急处理措施，如采用超前打入钢管土钉(架管)固土、加锚梁、对松软土层进行花管注浆加固、给锚杆施加预应力、局部加长和加密锚杆。

4 地下水治理方案

深基坑工程出现事故除了与支护设计有关外，与地下水处理不当也有密切的关系，统计表明约60%的事故基坑均由地下水治理不当而引起，因此该基坑工程除了优选支护方案外，对地下水的治理也进行了充分的考虑，地下水治理包括上部滞水和下部承压水的治理，这两层地下水的特点与性质不同，对场地内基坑开挖和基坑周边的影响方式也不一样，隔水帷幕方案根据现场实际情况分别采用集水井明排降水和三重管高压摆喷帷幕方案。

4.1 对上层滞水的处理

场地属老城区，场地内人工填土厚度较大，厚度一般为4.5 m～7.0 m，主要由砖块、混凝土块和粘性土组成，上层滞水水位埋深较浅，局部水量较大，根据邻近场地经验，均需设置隔水帷幕，否则在基坑开挖和支护过程中困难较大，且存在降水对周边建(构)筑物的不利影响。经过调查分析后认为:

1)由于人工填土层的不均一性，上层滞水只在建筑垃圾砖、混凝土块等粗颗料物质富集的地段地下水较大，其他地段的地下水量相对较小，各地段的富水程度是不一致的，且各富水区块之间大部分是不相连通的，对该层地下水进行降水时影响半径不会太大;2)场地周边的建(构)筑物虽然采用浅基础，但基础均是建置在老土层上，而不是建置在人工填土层内，降低人工填土层内的地下水位对周边建筑物的影响不会很大。

基于以上认识，对场地内的上层滞水采用开挖集水井明排的方案，在基坑的角点附近离基坑壁1 m～2 m的位置设置集水井，集水井适当超挖;另外根据土方开挖揭露坑壁人工填土土质情况，如含砖混凝土块较多，且地下水渗水量较大，可在该地段加设集水井，再者还考虑了如果局部水量大时将采用局部坑外井点降水(对上层滞水)的预案，基坑分层开挖后，即喷射混凝土底层，封堵部分上层滞水，水量较大的部位还在坡面打入一些短钢筋、钢架管(周围带孔)适当固土和排水，施工实际证明该方案是切实可行的。

4.2 对潜水的处理

场地属湘江冲积阶地，潜水赋存于圆砾层内稳定水位埋深7.00 m～9.00 m，与周边地下水水力联系强，水量丰富。如采用降水方案，则出水水量大，降水影响半径大，对周边地基土和采用浅基础的建筑物可能产生附加沉降，影响大;另外，由于场地狭窄，周边距已有建筑物太近，当采用井点降水时，无足够距离布置降水井和回灌井，不能控制降水对周边建筑物的影响。鉴于此，对潜水层采用建造封闭的隔水帷幕进行处理，采用三重管高压喷射注浆法在圆砾层中形成隔水帷幕，帷幕顶底均伸于相对隔水层粉质粘土中一定深度。

5 基坑支护施工控制措施

1)对周边的变形观测及时、准确，很好地为施工和设计服务，精确的发现基坑变形的隐患及时采取措施控制了坡体变形。

2)及时与业主方、设计人员和监理人员沟通，顺利处理了场地内未预料到的复杂情况，主要包括以下几个方面:a.人工填土层在开挖时由于坡度较大，放坡时坡面难以成型。采取了首先减少分层开挖的高度，如坡面仍难以成型时再采用在坡体内顶入钢花管并进行注浆加固或坡面用竹架板支挡的应急处理措施。b.针对人工填土层内局部地段地下水水量较大，喷射混凝土时在混凝土凝固前就稀释垮塌的问题，采取了局部小范围交错超挖集水井，然后明排以降低地下水水位，并在喷射混凝土内添加速凝剂。c.在基坑分层开挖的过程中，只有当上部已施工锚杆孔内灌注的水泥浆凝固并达到一定强度以后才能进行下一层土方开挖。为了抢工期而且又保证开挖的稳定，采取了合理安排各坡段的施工顺序，并往锚杆砂浆内加入适量速凝剂，保证施工顺利进行。d.基坑在开挖过程中出现了不明障碍物、局部分布的古井、局部存在淤泥质粘土等软弱地层等情况，经及时与工程设计人员沟通，及时进行设计变更或补强，顺利地解决了这些问题。

6 体会

本工程在充分试验与分析的基础上，通过多项工程的类比，成功利用地区工程经验，充分发挥地基潜力，在不同类型地下水的控制、人工填土抗剪强度指标方面大胆突破，在深达12.40 m的深基坑内采用三重管高压摆喷注浆隔水帷幕、陡倾角放坡加复合土钉墙支护、桩锚、上部双排桩下部复合土钉墙联合支护方案具有创新价值，隔水帷幕与基坑支护施工组织合理、严密，真正做到了信息化施工，密切与设计、业主、监理各方沟通，安全高效地完成了各项任务。本项目的基坑隔水帷幕及支护设计与施工取得了良好的社会效益与经济效益，其设计处理方法对同类工程具有参考价值与推广价值。

［1］ JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程［S］.

［2］ 杨海亭.周边复杂环境下的基坑支护设计［J］.山西建筑，2010，36(3):125-126.