昆明软土区域某深基坑工程设计实例分析

严稳平，李青炜，邓学灯，刘艳丽

（1.中冶集团武汉勘察研究院有限公司，武汉 430080；2.天津市地质工程勘察院，天津 300191）

0 引言

昆明市城西南属古滇池范围，地质时期沉积了深厚的湖沼相松软沉积物，其中普遍存在着一层或几层淤泥、淤泥质黏土及草炭地层等有机质土，与全国主要区域软土相比，物理力学性质差，孔隙比大，含水量高，有机质含量高。在昆明滇池软土区域，由于地层的软弱复杂，基坑开挖往往会产生较大的变形，严重影响基坑周边建构筑物、市政管线等的安全运行，因此是一项风险性极大的工程。在昆明软土区域深基坑工程中，采取何种支护方案即能确保基坑的稳定性、合理控制基坑变形、减小深基坑开挖对周围环境的影响又能压缩建设方投资，已经成为昆明软土区域深基坑工程设计和施工的重难点问题。

本文通过某深基坑支护设计实例分析，揭示了在昆明软土区域进行深基坑支护设计的特点及难点，并提出了设计、施工防止措施，验证了桩锚支护设计方案的支护效果。

1 设计基坑的基本情况

1.1 工程概况

本工程拟建场地位于昆明市昌源中路西侧，昌源花园北侧，场地为拆迁场地。基坑东侧为昌源中路及西边小河，道路边线距基坑开挖底边线约为25m，西边小河为一条排洪渠道，雨期水量较大，距基坑开挖底边线约为14m；污水管线距基坑开挖底边线约为13m；煤气管线距基坑开挖底边线约为14m；加油站公用房及油罐区距基坑开挖底边线约为14.2m；基坑南侧为昌源花园住宅小区，房屋为7层砖混结构，为预制桩基础，房屋基础距基坑开挖底边线约为19m；基坑西侧北部有一层砖砌仓库，浅基础，距基坑开挖底边线7.8m；本基坑普遍开挖深度约10.5m。

1.2 地质概况

根据地质勘察报告，拟建场地地层自上而下依次为：①1杂填土，主要由建筑垃圾，少量碎石及黏性土组成，稍湿，结构松散～稍密；①2素填土，以黏性土为主，夹少量碎石，稍湿，结构松散～稍密；③1粉质黏土，灰褐～褐黄色，湿，可塑状态，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，局部夹薄层黏土及少量碎石；④1有机质土，深灰～灰黑色，湿，软塑状态，局部为流塑状，稍有光泽，韧性高，干强度高，有干缩现象，局部夹有少量砾石及薄层粉土；④2粉质黏土，灰～蓝灰色，湿，可塑状态，局部硬塑，夹有少量砾石及薄层粉土；④3黏土，灰黑～灰色，湿，可塑状态，局部夹有少量砾石及薄层粉土；④4粉土，褐灰～蓝灰色，湿，中密状态，局部含砾石，砾石含量约10%～15%，粒径一般10～20mm，砾石成分主要为砂岩，多为亚圆形，粉质黏土、粉砂充填；④5泥炭质黏土，深灰～灰黑色，湿，可塑状态，局部为软塑状，局部夹有少量砾石及薄层粉土。各土层参数见表1。场地内的地下水为上层滞水。上层滞水赋存于第四系人工填土层中，受大气降水、及农田灌溉生产用水的渗漏补给，无统一自由水面，水量小。

表1 土层参数

2 支护方案设计

由于基坑周边环境条件限制，特别是基坑周边加油站和地面下2m深度内埋设的煤气管、污水管线影响，基坑开挖前不能预先施工一排相互搭接的水泥搅拌桩进行防渗止水，排桩＋内支撑、双排桩、排桩＋竖向斜撑支护方案均因场地条件、造价、工期等因素被业主方排除，最终确定排桩＋锚索为主要支护形式。

2.1 支护结构设计

基坑顶部放坡，基坑北侧采用二级放坡＋土钉＋喷射混凝土支护；东侧、西侧、南侧采用φ800＠1200钻孔桩排桩挡土＋预应力锚索＋桩间设φ500单管旋喷桩作为止水帷幕的支护形式，南侧局部靠近昌源花园小区采用φ800＠1200双排钻孔桩挡土＋预应力锚索＋桩间设φ500单管旋喷桩作为止水帷幕的支护形式。

图1 典型剖面图

2.2 基坑止水系统设计

本工程场地在基坑开挖深度范围内及坑底相当深度范围内均为不透水层，故不需进行专门降水设计，只需进行简单的排水即可。根据场地的水文地质条件，本次支护设计采用排水沟＋集水井系统进行排水。为避免地表水及地下水对土体产生影响，在坡脚设置一圈排水沟，坡顶根据现场实际情况设置。排水沟尺寸：500mm×500mm×500mm（顶宽×底宽×高），坡脚排水沟汇集边坡排出的水，坡顶排水沟拦截坡顶雨水，并用于接受坑底抽水。坡顶排水沟以明沟形式排泄，基坑顶四周排水沟范围以内采用挂网喷砼以防地表水渗入。基坑底部及顶部每隔25～30m设置一个集水井以汇集坑顶坑底排水沟排出的地表水和地下水。排入市政管道的集水井前设应做五级消力沉砂池。

2.3 基坑监测设计

由于地下工程有许多不可抗拒和难以预测的因素，可能使围护结构失稳，甚至造成基坑坍塌。通过监测，可以及时掌握基坑变形、围护结构受力状况及相关因素，掌握基坑开挖对周边环境影响程度，对施工控制和指导施工起重要的作用。综合考虑基坑支护方案、拟建场地的工程地质条件和水文地质条件、周边环境条件等，本工程施工期间布置的主要监测项目包括：

a.支护结构：包括支护桩、锚索、冠梁等；

b.基坑底部及周边土体：主要是指基坑开挖影响范围内的基坑内、外土体；

c.周边建筑：主要至基坑开挖影响范围内的建筑物和构筑物；

d.周边道路：主要至基坑开挖影响范围内的城市道路；

e.周边管线：包括供水管道、排污管道、通讯、电缆及煤气管道等。

2.4 基坑支护施工效果分析评价

通过位移和沉降监测，发现在桩锚支护结构施工完工后，没有位移和沉降继续发展的趋势，基坑趋于稳定。未发现坡体位移和变形形成的张性裂缝，基坑坡面上经多次搜查，也未发现裂缝。坡脚处，未见土体隆起，未见裂缝。整体从表面上未见坡体滑移迹象，说明该基坑已进入稳定状态。

（1）周边住宅楼变形控制

在昌源花园1栋四周设置8个监测点，最大沉降为19.5mm，最小沉降为6.6m；在昌源花园2栋四周设置6个监测点，最大沉降为8.5mm，最小沉降为1mm；在美丽新世界31栋四周设置12个监测点，最大沉降为5.3mm，最小沉降为0.3mm。各楼房主体结构均未出现裂缝或明显倾斜。昌源花园1栋距基坑边较近，所受影响比较大，但从沉降监测数据来看，均在控制范围之内，解决了周边住宅楼的变形问题。

图2 昌源花园1栋沉降监测曲线

图3 美丽新世界31栋沉降监测曲线

（2）加油站公用房及油罐区域地面变形问题

在加油站公用房及油罐区地面沿基坑边布置5个监测点，Y－4监测点施工过程中被破坏。最大沉降发生在Y－3监测点，最大沉降为60.6mm；Y－1、Y－2监测点最大沉降比较接近，最大沉降在11mm以内。Y－3监测点位于基坑的阳角处，为受力不利点，所受影响比较大。虽然油罐区域地面沉降比较大，但并未影响加油站的正常使用，加油站公用房及油罐区变形问题得到了有效控制。

（3）西边小河河堤变形问题

沿河堤布置6个监测点，最大水平位移发生在HSC5监测点，为40.9mm，其余各监测点位移均在35mm以内，河堤水平位移得到了有效控制。

3 结语

图4 加油站公用房及油罐沉降监测曲线

图5 西边小河河堤沉降监测曲线

图6 西边小河河堤水平位移监测曲线

本文结合昆明某软土深基坑工程的特点，虽然桩锚支护体系在其他软土地区应用控制变形效果不甚理想，但经过笔者多年来在昆明多个基坑工程设计的技术积累对各种支护方案进行比较，本工程最终选择了排桩＋锚索支护方案。该基坑通过桩锚支护措施加固，经过几个月的基坑监测和后期运营，基坑已达到稳定状态，对于锚索不能超过红线区域可以采用可回收锚索工艺解决，验证了昆明软土区域深基坑工程采用桩锚支护方案是最经济适用的支护方案，为以后昆明软土区域类似深基坑工程提供了参考依据。

［1］刘国彬，王卫东编著.基坑工程手册（第二版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［2］王晨，孙正鹏.某深基坑支护设计方案的选型分析［J］.科技信息，2011（20）：311－312.

［3］蔡晓英.软土基坑支护设计方案比选［J］.广东土木与建筑，2003（12）：24－26.