高边坡不平衡土压力下的基坑支护选型分析

许晓帆

广州海港地产开发有限公司，广东广州 510403

随着国内建设项目蓬勃发展，一些地质条件差、周边环境复杂的项目也列入建设项目范围。高边坡坡体及复杂周边环境条件的地区建设深大基坑工程，常常会遇到各类的技术难点和问题。本文试图从设计、施工、工期、成本、对周边的保护等因素出发，分析该类基坑工程的选型关键点，以期提供有益帮助[1-2]。

1 工程概况

本项目为广州港疗养院基坑工程，毗邻内环麓湖入口与麓湖公园。总用地面积8961.36㎡，如图1所示。

图1 项目效果图

1.1 周边环境

本项目地块位于越秀区，东邻广医附属肿瘤医院，南依横枝岗路，西邻广州市胸科医院，北至金色晚年养老院。如图2所示，拟建项目周边建筑林立，对周边建构筑物的保护尤为重要。

图2 场地周边环境

1.2 地层条件

1.2.1 地层岩性与区域地质构造

本场地主要出露地层有第四系人工填土层，第四系残坡积层。场地未发现断层、断裂构造形迹，场地基本稳定。

1.2.2 岩土地层条件

场区岩土层自上而下可分为：第四系人工填土层（第1-1层新近填土（松散），第1-2层老填土（中密）），第四系残坡积层（第2-1层粉质粘土（硬可塑～硬塑）、第3-1层碎石土（中密～密实））。

1.2.3 水文地层条件

（1）地表水概况。地表水主要表现为大气降水，排泄方式主要为地表下渗、泄流、蒸发等。

（2）地下水概况。按含水介质特征划分，拟建场地地下水主要表现为：上层滞水、潜水、承压水。

1.3 基坑特殊性

本工程为广州港疗养院基坑工程，本基坑面积约4462m2，周长为296m，开挖深度约10.650～17.35m。本项目基坑工程具有以下特殊性：

（1）项目地块内有两栋多层保留建筑与地下室边线仅5m之距，距离十分狭窄、困难。

（2）基坑周边管线密布，周边建构筑物位移控制严格。

（3）项目地块呈现南高北低的状况，高差达8m之大，属于高边坡不平衡土压力下的基坑支护工程。同时，虽然项目只有三层地下室，但是一层埋置于地下，实际上南侧有四层地下结构，而北侧只有两层地下结构。

（4） 地块周边存在地下文物，文物保护乃重中之重，不可忽视。

2 工程难点

本文主要是围绕复杂周边环境条件下，深厚碎石地区、建构筑物及管线密集、存在地下文物的高边坡不平衡土压力基坑设计、施工、工期、成本等综合交错等复杂问题和难题展开思考和解决办法。

项目难点[3]：（1）周边条件复杂，周边建构筑物及管线密集，位移控制需求高；（2）深厚碎石地区，止水效果要求高，基坑周边沉降要求高；（3）场地存在地下文物，位移控制需求高，对基坑选型要求高；（4）高边坡不平衡土压力下的基坑支护安全；（5）需要保证基坑工程设计合理、施工方便、工期及成本可控等条件。

3 方案选型及方案比选

3.1 方案选型及选型分析

对高边坡不平衡土压力下的基坑工程，主要从竖向支护体系、水平支护体系、止水帷幕体系三方面着手。从本项目基坑工程周边环境、地质条件、基坑特殊情况角度出发，分析基坑工程竖向支护体系、水平支护体系、止水帷幕体系在设计、施工、成本、工期、可实施性等方面的优缺点。

3.1.1 竖向支护体系选型分析

常规的基坑支护竖向支护体系有支护桩（含双排桩）、地下连续墙（含双排墙）等。

支护桩（含双排桩）支护结构在技术上相对成熟，工期短；项目成本较低，且常规用于高边坡不平衡土压力基坑工程中，在控制周边建构筑物及管线位移方面具有较大的优势。所以该方案可实施性好。

地下连续墙（含双排墙）支护结构在施工方面较为成熟，可应用于高边坡不平衡土压力基坑工程中，在控制周边建构筑物及管线位移具有较大的优势。但是该方案成本较高、工期较长。所以该方案可实施性较好。

3.1.2 水平支护体系选型分析

常规的基坑支护水平支护体系有锚索、混凝土支撑等。

锚索支护结构变形可控、安全度也较好。但锚索支护结构对基坑周边文物可能造成不良影响。所以该方案可实施性较差。

支撑支护结构在施工方面存在施工及拆除支撑的过程，工期略长。但是支撑支护结构能较好的应对基坑变形、保护周边文物。所以本项目采用的混凝土支撑支护形式可实施性较好。

3.1.3 止水帷幕选型分析

常规的基坑支护止水帷幕体系有三轴搅拌桩+旋喷桩、咬合素桩、地下连续墙等。

三轴搅拌桩止水帷幕在施工方面较为成熟、成本较低、工期较短。但是本项目个别钻孔存在较浅碎石层，三轴搅拌桩难以进入碎石层。旋喷桩止水帷幕能应对老填土层及碎石层，施工方便，但成本较高。可对个别碎石层较浅区域采用三轴搅拌桩+旋喷桩结合的止水帷幕形式。

咬合素桩止水帷幕能应对老填土及碎石层，但是成本较高、工期较长，且对咬合桩施工工艺有一定的经验要求。同时一旦遇到深厚浅层碎石层，咬合过大，成本过高。

地下连续墙止水帷幕拥有咬合桩的各类优点，同时施工工艺也相对成熟，但是成本相对高、工期较长、对施工机具要求高。综合来说，也不失为一种较好的止水帷幕方案。

3.2 方案比选

通过分类选型分析，本项目可采用的方案形式有以下2种：

方案一：支护桩（含双排桩）+混凝土支撑+三轴搅拌桩+桩间旋喷桩。该方案支撑刚度大，控制位移能力较强、安全、成本较低，能应对局部浅层碎石层，工期较短。但是地质勘察资料仅能反映局部情况，当地层中出现大范围浅层碎石桩时，桩间旋喷桩数量较大，工程造价也相应增加。所以该方案从目前勘察资料来说，是可实施经济型方案，但是也不排除较大的不可控因素。

方案二：地下连续墙（含双排桩）+混凝土支撑。该方案支撑刚度大、控制位移能力较强、安全，能应对碎石层。但是该方案成本高、工期长。所以从成本和工期考虑，推荐方案二。

由于目前仍处于初勘阶段，碎石层埋藏情况尚未全面了解。故本次提供两个方案，如表1所示。

表1 方案比选

4 结语

本文从场地周边环境、地质条件、基坑特殊性，指出该项目在基坑位移控制、地层止水帷幕、地下文物保护、高边坡不平衡土压力在支撑及拆撑难点、成本工期控制等难点，对高边坡不平衡土压力基坑工程选型进行分析，从基坑竖向支护体系选型分析、水平支护体系选型分析、止水帷幕选型分析等角度，选取经济合理、工期可控、安全可靠的基坑方案。通过对高边坡体及复杂周边环境条件的地区建设深大基坑工程选型进行分析，试图从设计、施工、工期、成本、对周边的保护等因素出发，分析该类基坑工程的选型关键点，以期提供有益帮助。