南京河西软土地区深基坑工程设计和实践

陈青

江苏华东工程设计有限公司 江苏 南京 210007

前言

随着城市发展和地下空间资源的开发，必然会出现大量邻近建构筑物、道路和管线的深基坑工程。基坑开挖卸载及降水措施，势必会使原有受力平衡被打破，必然引起地应力的重分布[1]。因此，基坑设计、施工过程中需采取切实有效的工程措施，确保周边环境的安全和道路管线的正常使用。

本文以仁恒江湾城5#地块工程为背景，介绍了南京河西软土地区深基坑工程设计选型分析思路，并对基坑监测数据进行了详细的分析。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程位于南京河西地区，设两层地下室，基坑面积约10000mm2，周长约490m，开挖深度9.60～10.00m。本项目于2015年8月开始实施，至2016年9月土方回填结束。

图1 基坑工程平面布置图

基坑周边环境具体情况：东侧为红旗南河；西南侧为金沙江西街和乐山路，于2015年9月正式通车；北侧为仁恒江湾城3#地块，紧邻江湾城3#幼儿园。

基坑场地周边管线主要分布在南侧和西侧，该两侧管线较为密集。其中保护和监测的重点为：金沙江西街和乐山路及道路下直径为1600mm的钢制供水管。基坑与隧道平面关系见图1。

1.2 地质概况

场地属长江漫滩地貌单元，为南京河西地区典型的二元结构地层，其中②1和②2层土呈流塑状态，压缩性大；③1层粉砂夹粉土呈中密状态，土质相对较好。岩土层分布及各土层物理力学指标见图2。

地下水类型主要为孔隙潜水和微承压水；孔隙潜水赋存于②层以浅土体孔隙中，稳定水位埋深1.50～2.50m。微承压水赋存于③1层及以深砂性土中，承压水稳定水位埋深0.90～1.60m，需降水。

2 基坑工程总体设计方案

2.1 本基坑工程特点

（1）场地内分布有流塑状态的淤泥质粘土，厚度多达13.1m，基坑开挖面均暴露该土层，因其具有的流变性、触变性特点，基坑卸荷将产生较大的侧向变形。

（2）场地邻近道路和下伏管线，对变形敏感。

（3）基坑以下分布有粉砂夹粉土及粉细砂，其地下水作用可能引发基坑渗漏、管涌、甚至突涌等现象。

（4）需考虑东南角与地下通道连结节点的处理。

2.2 设计方案

采用桩+两层钢筋砼支撑作为支护结构。邻近乐山路和金沙江西街侧支护结构剖面见图2。

图2 邻近乐山路和金沙江西街侧基坑支护结构剖面图

3 关键技术对策

3.1 竖向挡土结构

采用钻孔灌注桩作为竖向挡土结构，其刚度大，抗变形能力较好，靠近红旗南河侧桩直径为800，其余靠近道路侧桩直径均为900。

3.2 与已建通道处的连接处理

与已建通道处连接的止水帷幕和圈梁连接大样图见图3和图4。

图3 与已建通道处连接的止水帷幕连接大样图

图4 与已建通道处连接的圈梁连接大样图

3.3 水平支撑体系

考虑到道路下埋藏有较多地下管线，为确保管线、道路的正常使用，桩顶不宜下落太多，结合地面高程，圈梁顶设置在-1.05m，第一层支撑中心标高设在-1.50m。

综合考虑土方开挖便利性、挡土结构内力及变形控制要求，第二层支撑中心标高确定为-6.80m。

3.4 地下水控制设计

地下水控制总体方案以“止、降结合”及“按需降水”为设计原则。本工程采用单排φ650＠900三轴深搅桩（套接一孔）作为止水帷幕，深搅桩深度超过降水井滤管一定深度，增加地下水的渗流长度，减小坑内降水对周边环境的影响。

坑内布45口减压降水井，平面间距18m左右。当土方开挖至-6.80m时进行降水。坑外布观测井，动态监测地下水位，必要时作为回灌井使用。

4 监测结果分析

4.1 深层水平位移

在第二层支撑下土方开挖期间，靠近金沙江西街侧两个监测点的水平位移量分别于2016年2月15日和3月10日达到28.96mm及24.95mm，均超过设计报警值20mm，为控制基坑变形，土建单位积极加快垫层底板的施工，由监测结果可知，两监测点变形速率变小，有效控制了变形幅度。

4.2 道路沉降

随基坑开挖深度增加，各监测点均呈现逐渐下沉趋势。累计沉降量最大值出现在金沙江西街的一个监测点处，为16.32mm，未超过沉降量报警值20mm。期间因金沙江西街路面开裂问题，参建各方经现场观察，讨论和分析监测数据，形成会议纪要，结论如下：

（1）从现场情况看，金沙江西街道路裂缝是沿道路行车方向，长约28m，宽度约70cm的局部下陷式裂缝，距基坑边17m，在靠近本项目的人行道以及路牙附近均未发现裂缝和明显沉降，不符合由于基坑变形或降水引起的道路沉降、裂缝一般规律。

（2）金沙江西街于本项目开工一个月后正式通车，重载车的碾压较多，且车辆多数从东向西向行驶。另金沙江西街从江东中路至乐山路段均发现不同程度的裂缝，但在博览中心段尚无在建工程及降水，且北侧路幅裂缝比南侧较为严重。故裂缝可能是由于重载车行走在未回填密实路基或管道上方等原因引起的。

（3）2015年6月，新建道路未开通时经受大暴雨，地下管道有排水不及时倒灌路面现象，可能存在管道破裂渗漏，路基微小颗粒被水冲走，导致路面下沉。

由以上分析认为金沙江西街道路裂缝与本工程不存在直接关系，但本基坑开挖及降水可能是导致此事件的诱因。后经业主同意，在金沙江西街上增设4个沉降监测点，其中最大累计沉降量为5.67mm，最大沉降速率为0.26mm/d，均未超过报警值，日常巡视未发现周边道路存在严重裂缝和沉陷现象。

4.3 坑外地下水位

基坑开挖所造成的坑外水位变化不大，各水位点在变化达到峰值后逐渐趋于稳定。整个施工过程中，水位累计量最大值为1636.9mm，下降速率最大值为472mm/d；各测值均未超过报警值。巡视过程中亦未发现止水帷幕存在开裂、渗漏现象，说明基坑支护结构止水帷幕的止水效果良好。

5 结束语

根据本基坑工程形状不规则、地质条件复杂、环境保护要求高等特点，采取了一系列技术对策。目前基坑工程已结束，实施及监测结果表明：采用的技术对策有效地保护了周边环境，可为南京软土地区类似的基坑工程设计与施工提供参考。