深厚砂层和淤泥质土层场地下基坑设计实例

陈章毅 彭昭

摘要：基坑设计遇到深厚砂层和淤泥质土层情况下，不管是对支护结构档土性能和止水帷止水效果都有着很高要求，本文结合卓景花园二期基坑支护设计工程项目，对比分析这种条件下选择何种支护型式效果更佳。本文经对比分析钻孔桩+搅拌桩（下接旋喷桩）+混凝土内支撑和地下连续墙+混凝土内支撑两种支护形式工程造价、工期、工艺等，合理选取适合本工程特点的形式。

关键词：深厚砂层；淤泥质土；基坑设计

1引言

基坑支护结构有两大作用目的，档土和止水。档土，防止基坑在开挖中出现垮塌、滑移、变形过大等危害。止水，基坑开挖会造成坑底和坑顶出现水头差，在其作用下若在没有止水帷幕透水层中，坑外水会流入基坑中，严重的会发生突涌和管涌等危害[1]。

對基坑档土，淤泥和淤泥质土因摩擦角和粘聚力都较小，所以在淤泥和淤泥质土层中基坑支护结构需较大强度和刚度；对基坑止水，砂层（粗砂、中砂、细沙、粉砂）渗透系数高于其它土层[2]，所以在砂层中进行基坑开挖，止水至关重要。

本文结合卓景花园二期基坑支护设计工程项目进行分析，探讨在深厚砂层和淤泥质土层场地下基坑设计选型对比，为相同环境下的工程提供参考。

2工程概况

2.1概述

拟建场地位于佛山市禅城区轻工三路11号，本期拟建五栋住宅楼，设2层地下室，地下室负二层底板面标高-9.50m（相对标高），底板及垫层厚按0.85m考虑，基坑开挖深度大部分为9.35m（考虑至底板垫层底），局部承台密集区挖深考虑至承台底，最大挖深10.35m，基坑呈不规则反"L"型，基坑周长约510m。

本基坑设计侧壁安全等级为一级，基坑支护结构使用年限自支护结构完工日起计为一年。

2.2周边环境

拟建场地位于市中心，周边均有建筑物及道路，周边环境复杂。场地北侧临近有厂房，厂房边即为项目用地红线，拟建地下室外墙边线距红线约9.3m；西侧空旷为规划道路，距地下室边线约37m外有条高压线；南侧用地红线外为轻工三路，临街拟建6栋17层商住楼（桩基础，无地下室），地下室距商住楼7m；东侧用地红线外为轻工北七街，临街拟建一栋17层商住楼（桩基础，无地下室），地下室距商住楼11.6m。

2.3工程地质和水文地质条件

场地地貌单元属为珠江三角洲冲积平原，现已填平，场地较平坦，钻孔地面标高2.67～3.94m，高差1.27m。据地质钻孔揭露的综合整理资料，场地岩土层自上而下划分：人工填土、第四系冲积层、风化残积土层及第三系基岩等四大类。

经勘察揭露，场区地下水主要为第四系冲积层粉砂、中砂、粗砂层孔隙水及基岩裂隙水，砂层中地下水丰富，属强透水层。地下水主要受大气降水渗流补给，钻探间测得各孔地下水位埋深0.20～0.90m。

3方案选型对比及支护结构设计

该项目场地有深厚的砂层和淤泥质土层，且淤泥质土层多夹着砂粒，所以重点是止水，据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）将基坑顶级定义为一级。经初步研究得以下两种方案。方案一：钻孔桩+搅拌桩（下接旋喷桩）+混凝土内支撑；方案二：地下连续墙+混凝土内支撑。

3.1经济性对比

两方案工程量设计估算如下：

地下连续墙深度暂按穿过透水砂层入强风化岩1m计，若作为地下室结构承重墙侧需据结构设计要求加深。由计算结果可知地下连续墙支护造价比钻孔桩+搅拌桩支护高约500万，基坑支护首选钻孔桩+搅拌桩（下接旋喷桩）+混凝土内支撑

3.2工艺对比

（1）钻孔桩+搅拌桩（下接旋喷桩）

优点：施工机械较小，较灵活，对场地空间要求较小，施工时可布多台同时施作，从而节省工期；因桩径较小，钢筋笼重量不大，普通吊机就可起吊；钻/冲孔桩结合止水桩总体造价要比地下连续墙低；④可利用钻/冲孔桩砌砖披荡后作为地下室外墙的外膜，节省地下室空间；

缺点：一般钻/冲孔桩结合止水桩支护方案与地下室外墙分开，不能两者合一，导致钻/冲孔桩只是临时支护结构；为确保地下室外墙及防水较好施作，一般在地下室外墙外侧要预留1～1.5m施工空间，导致地下室可利用空间减小；止水方案必须在搅拌桩下接旋喷桩，旋喷桩施工质量不易控制，且场地内有较多旧基础，搅拌桩施工时需据实际情况调整止水桩位置，此方案易出现漏水点。

（2）地下连续墙

优点：地下连续墙一般兼作临时支护结构体、止水结构和地下室外墙，从而减少临时支护和止水结构体施工，且无需预留地下室施工面，减少土方开挖（约8375立方）；地下连续墙因连续施作，支护结构体刚度较大，后期变形相对较小。

缺点：地下连续墙开挖，土层部分需用抓斗，岩层部分需冲孔，导致机械设备较多且较大，对场地要求高；地下连续墙采用分槽段开挖、浇筑，一般槽段长度4～6m，导致钢筋笼重量较大，需用大型吊机进行起吊[3]；因开挖过程需用两种设备且起吊需用大型吊机导致场地不可能布置较多设备，反而工期可能慢于钻/冲孔桩结合止水桩结构；④地下连续墙因分槽段施工，槽段间采用接头管连接，且外围无防水结构，后期开挖中接头部分可能出现漏水。

综合来看，钻孔桩+搅拌桩（下接旋喷桩）施工简单，但地下连续墙更易保证施工质量。

3.3工期比较

3.4支护方案

从工程造价、工期两方面考虑，方案一存在优势，且方案一施工简单，经上述分析，该工程最终采取钻孔桩+搅拌桩（下接旋喷桩）+混凝土内支撑的支护方式。

4结束语

经上述分析，卓景花园二期基坑支护设计工程采用混凝土灌注桩+混凝土内支撑的形式进行档土，采用单排搅拌桩+桩间双管旋喷桩的形式进行止水。采用该种方式比地下连续墙方案节省500万工程造价，且缩短工期。

在场地存在深厚砂层和淤泥质土层情况下，档土和止水是基坑支护重点和难点，本工程在这种复杂环境下采用的支护方式不仅节省造价和工期，且在基坑开挖中安全、可靠，该项目顺利完成可为深厚砂层和淤泥质土层基坑设计提供参考。

参考文献

[1]王子哲. 含深厚淤泥层的地铁深基坑变形特性研究[D].哈尔滨工业大学，2013.

[2]李钊，刘庭金. 深厚砂层下深基坑施工的实测分析[J]. 地下空间与工程学报，2013，S1：1688-1693.

[3]朱爱国，石汉生. 深厚粉细砂层中深基坑支护设计实例[J]. 岩石力学与工程学报，2005，S2：5438-5442.