软土地区深大基坑设计施工管理

王 伟 （申能（集团）有限公司上海汇郡投资有限公司，上海 201204）

1 引言

随着我国沿海地区高层建筑的兴起和地下空间开发力度的加大,软土地区的深基坑工程越来越多,且深基坑的周边环境复杂，多临近市政道路、市政管线、保护建筑等，而软土地区由于基坑开挖范围内的土质大多为淤泥质土，该土层具有含水量较高、强度低特点，相应的基坑开挖变形大，对周边环境影响也较大。因此软土地区的深基坑设计及施工不仅需要保证基坑工程本身的安全性，还需要确保基坑开挖对周边的建筑物、道路和各种地下设施的影响在安全允许范围内，故研究软土地区深大基坑变形控制措施具有重大的意义。

解子军分析了上海软土地区深大基坑支护方案的选型与设计；王耿分析了软土地区深基坑施工过程的影响因素,介绍了软土地区深基坑施工的准备，以及开挖过程中的各项注意事项,以期为相关施工作业管理人员提供合理的参考。贾坚分析了时空效应原理在软土地区深基坑开挖中的应用；戎毅仁以工程实例分析了软土地区深基坑降水设计施工技术。

本文以上海某深基坑工程为例，分析了该深基坑的施工重点及难点，介绍了围护设计方案，重点阐述了施工组织技术。通过本工程的成功实施，可以为深大基坑的管理实施提供一定的参考依据，对类似工程有一定的借鉴意义。

2 工程概况及地质条件

2.1 工程概况

北蔡105街坊13-03地块项目南起规划路，北至成山路，东接中汾泾河道，西临杨高南路，整体设置二层地下室，本工程基坑规模较大，基坑面积约合2.86万m，开挖深度约9.55m～9.75m，总开挖土方量约27万方，为大型深基坑工程。

2.2 周边环境概况

本工程周边环境比较复杂，项目东侧为中汾泾，距离南侧基坑地下室外边线约为28m，该侧地面下方埋设有重要市政原水管，围护结构距离原水管最近距离S约为27m，约为3倍基坑开挖深度H，该侧基坑的环境保护等级相应为三级；但是考虑到该侧原水管是非常重要的市政管线，该侧按照环境保护等级二级进行考虑。

南侧基坑以南为川杨河，地下结构距离川杨河驳岸约为67m，川杨河与用地红线之间为已拆除的临时厂房，环境条件较为宽松，依据《基坑工程技术规范》(DG/TJ08-61-2010)规定，该侧环境保护等级为三级。

西侧为杨高南路，其下埋设有多条市政管线，西南侧为杨高南路过川杨河桥，地下室结构距离川杨河桥最近处距离S约为35m，约为3.5倍基坑开挖深度H，依据《基坑工程技术规范》(DG/TJ08-61-2010)规定，该侧环境保护等级为三级。

2.3 地质条件

根据本项目的地质勘察报告，基坑开挖涉及土层的岩土力学指标如下表。

土层物理力学性质综合成果表

图1 项目位置环境图

地下水：潜水补给来源主要为大气降水与地表径流，其排泄方式以蒸发消耗为主。潜水位埋深随季节、气候等因素而有所变化，因此潜水水位高低主要取决于降雨量的大小和雨期持续时间。拟建场地年平均水位埋深为地表面下0.50m。

承压水：拟建场地主要局部分布有第⑤1-1t层粉砂、⑤3t层粘质粉土中的微承压水和第⑦、⑨层砂土层中的承压水。据上海地区已有基坑工程中长期承压水水位观测资料，其中微承压水水位埋深的变化范围一般在3.0m～8.0m，承压水水位埋深的变化范围一般在3.0m～9.0m。根据勘察报告，微承压水的实测水位埋深为3.4m～3.5m。

3 基坑围护设计

3.1 本项目技术难点

3.1.1 大型深基坑工程，对周边环境影响大

本工程基坑规模较大，基坑面积约合2.86万m，开挖深度约9.55m～9.75m，总开挖土方量约27万方，为大型深基坑工程。周边市政道路下方管线保护要求较高，尤其是项目东侧为中汾泾下方埋设的原水管保护要求高。

3.1.2 地质条件复杂

基坑开挖面及坑底以下分布有厚度达10.2m的第4层淤泥质粘土，该土层呈流塑态，软土抗剪强度低，灵敏度高，具有触变性和流变性特点，基坑开挖到底后土体隆起量大。

3.1.3 承压水处理

本工程落深区存在承压水突涌问题，如何通过控制承压水，减小基坑抽降承压水对周边环境的影响，也是本工程重点需要考虑的问题。

3.2 围护桩选型

本项目的基坑开挖9.55m～9.75m，围护结构通常采用SMW工法桩、钻孔灌注桩、地下连续墙三种围护形式。从经济角度出发，地下二层采用地下连续墙性价比低，因而不予考虑。SMW工法桩刚度相对钻孔灌注桩稍弱，位移控制能力相对略低，对于本工程地下二层而言，基坑面积大，周边环境保护要求较高，且地下二层施工工期长，工法桩不具有造价优势，故基坑采用钻孔灌注桩作为围护结构，一般位置基坑开挖深度9.75m，采用Φ850@1050钻孔灌注桩，围护插入长度11.0m，插入比1.13:1，原水管区域开挖深度9.75m，采用Φ950@1100钻孔灌注桩，围护插入长度14.75m，插入比 1.51:1，增加了围护体刚度，更有利于控制基坑的变形。

图2 剖面图

3.3 支撑设计

本项目地下二层，可采用二道混凝土支撑。支撑平面布置采用对撑+角撑+边桁架的布置形式，支撑的间距控制在10.0m左右，支撑混凝土强度等级为C35，跨中采用了多跨的对撑，可以有效控制基坑长边跨中的位移。对撑结合角撑，形成了较多支撑空挡，方便了挖土。第一道支撑对称位置沿东西方向及南北方向设置了施工栈桥，可以方便土方开挖，同时支撑刚度的增加，可以减少围护体位移，并确保周围环境安全。

图3 支撑平面布置图

3.4 坑底加固设计

地基加固分为基坑裙边被动区加固和坑内局部落深坑加固两种。在原水管控制区域，局部阳角区域以及杨高路桥附近采用2Φ700@500双轴水泥土搅拌桩格栅墩式地基加固，以控制基坑围护结构的变形。加固体宽度6.4m，加固深度范围从第二道支撑底部至坑底至开挖面下4m。

水泥掺量从第二道支撑底面至开挖面范围内10%，开挖面至坑底4m范围内13%。在坑内局部深坑边坡（如塔楼与地库底板高差处）的加固采用高压旋喷桩格栅加固，局部深坑采用压密注浆封底。通过加固坑内土体，可以改良坑内土体，有效控制基坑开挖时支护结构的变形。

4 基坑施工管理情况

4.1 基坑土方开挖及支撑施工

本工程基坑面积较大，按照“时空效应”规律，明确土方开挖和支撑的步序以及每步的施工参数，在每个开挖段分层、分小段开挖，随挖随撑，按规定时限开挖及施工支撑，严格执行“分层、分块、限时对称平衡开挖支撑”的原则，减少围护结构的无支撑暴露时间。按照上述原则，第二层及第三层土方采用分块开挖进行分区，土方分区开挖见图4所示。

图4 挖土分区平面图

4.2 降水设计及承压水控制

通过疏干井抽降基坑内地下水，固结及提高了基坑内土体的强度，可以有效较少基坑侧壁变形，同时降水稳固土体，为稳定边坡、减缓基坑围护变形创造条件，满足施工要求的目的。

本项目基坑开挖面位于第4层淤泥质黏土中，该土层土质差含水率高，但透水性弱，降水难度大。根据基坑开挖深度及地质条件采用真空疏干井，整个基坑共布置11口疏干井，并每3口疏干井设置了真空泵，通过真空降水，达到了疏干地下水，固结土体的作用。

在落深区附近布置了降压井兼做降压水位观测井，根据观测井的承压水位，来进一步确定开启的抽水速率以及减压井数量，从而控制承压水的水位。

5 基坑监测管理情况

本项目从2015年09月开始施工，在基坑施工过程中，监测单位对基坑围护结构、支撑体系、周边管线等进行了实时监测。主要的基坑监测项目有：基坑围护桩顶位移、基坑围护桩身测斜、混凝土支撑轴力、钢立柱沉降、基坑内外水位、周边土体的沉降、管线位移等。根据监测数据，本基坑工程实施过程中，基坑自身围护结构位移和周边管线的变形均在规范要求可控的范围之内。其证明了本项目基坑围护设计及施工中，采取的措施能有效控制基坑的变形。

6 结语

本文以上海市某基坑工程为例，针对软土地区深大基坑工程环境保护要求高的特点，在围护设计中采取了增大围护桩刚度、坑内加固、钢筋混凝土对撑布置等技术措施来控制基坑施工引起的变形，基坑开挖施工中采取了分块开挖，优先形成支撑的施工管理措施，并采用真空深井降水，能有效疏干基坑内地下水，固结坑内土层。通过本工程的成功实施，可以为软土地区的深大基坑变形控制，提供一定的参考依据。